- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

- 치매DTC융합연구단, 한계 극복한 새로운 패러다임의 치매 치료약물 개발 - 기존 약물의 실패 원인을 밝히고 이를 해결할 신규 치료 기전 규명 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 치매DTC융합연구단 박기덕 박사 연구팀은 반응성교세포연구단 이창준 박사 연구팀(현, IBS)과의 융합연구를 통해 알츠하이머성 치매를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 연구결과를 발표하였다. KIST 연구진은 기존 약물의 한계를 극복 할 수 있는 신규 치매 치료 약물을 개발하였다. 이 신약은 알츠하이머 치매환자의 뇌에서 과생성되는 가바(GABA)*의 양을 줄일 수 있는 물질로, 가바로 인한 치매환자의 기억력 저하 및 인지 장애를 획기적으로 개선할 수 있는 치료 후보약물이다. *GABA : 포유류의 중추신경계에 생기는 억제성 신호 전달 물질로써, 반응성 성상교세포에서 가바가 과생성되면 기억력 저하나 인지 장애를 유발한다. KIST 연구진은 기존 약물들은 초기에는 가바의 양을 줄여주어 인지기능을 개선시킬 수 있었지만, 장기간 투여 시 생체 내 대체기전**이 작동하기 시작하면서 가바의 양이 다시 증가하고 인지 장애가 다시 생긴다는 사실을 규명했다. **대체기전 : 생체 내 주요 역할을 담당하는 기전이 억제되어 기능을 상실하였을 때 이를 대신해서 같은 역할을 할 수 있도록 작동되는 생체 내 보상기전 반면에, KIST 연구진이 개발한 후보약물은 장기간 투여 시에도 이러한 대체기전을 작동시키지 않음으로써 장기간 동안 지속적으로 인지기능을 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여하여 다양한 행동실험을 통해 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인하였다. 특히, 약물로서의 적합성(ADME/Tox)을 검증한 결과 이 신약 후보약물은 인체의 뇌 속으로 매우 높은 효율로 전달되었으며, 다른 신경계에 부작용이 없는 뛰어난 약물성을 나타냈다. 이번 연구결과는 과거 임상에서 단기적 효능을 보였음에도 결국 승인되지 못한 기존 약물의 실패 원인을 규명하였을 뿐만 아니라, 이러한 한계를 극복할 수 있어 주목받고 있다. KIST 박기덕 박사는 “개발된 후보약물은 치매에 의한 인지장애를 장기간 동안 지속적으로 개선시킬 수 있음이 확인되었다”며, “후보약물의 우수한 효능 뿐만아니라 뇌 투과율 및 인체 안전성이 뛰어나 장기간 진행되는 치매 치료약물 임상 시험에서 좋은 결과를 얻을 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이는 국가과학기술연구회(NST, 이사장 원광연)에서 시행한 융합연구사업 가운데 KIST 치매DTC융합연구단 사업(단장 배애님)으로 수행되었다. 이번 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 ‘Science Advances’ (IF: 11.51, JCR 분야 상위 5.47%) 최신호에 온라인 게재되었다. 본 후보약물은 2017년 ㈜메가바이오숲에 기술이전(선급금 5.5억원, 정액기술료 60억원, 경상기술료 3%) 되었으며, 현재 글로벌 신약개발을 위한 영장류 기반 전임상 시험이 진행 중이고, 2019년 하반기에 임상 시험 승인을 신청할 계획이다. *(논문명) Newly developed reversible MAO-B inhibitor circumvents the shortcomings of irreversible inhibitors in Alzheimer’s disease - (제1저자)한국과학기술연구원 박종현 연구원 - (교신저자)한국과학기술연구원 이창준 책임연구원(現 IBS 인지 및 사회성 연구단 공동단장) - (교신저자)한국과학기술연구원 박기덕 책임연구원 <그림설명> <그림1> 기존 약물의 단기 효능 한계와 이를 극복한 신규 치료약물의 지속적 효능 <그림2> 대체기전에 의한 기존 약물의 한계 및 이를 극복한 신규약물의 치료기전

친환경 과산화수소 생산 돌파구! KIST, 공기 중 산소를 과산화수소로 전환하는 촉매 개발 - 메조 기공(Mesopore) 도입으로 낮은 산소 농도의 공기 공급 환경에서도 세계 최고 수준의 과산화수소 생산 특성 구현 - 중성 전해질에서 과산화수소 생산, 실용성 확보 및 상용화 가능성 제시 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 과산화수소는 주로 안트라퀴논 공정(Anthraquinone process)을 통해 생산되지만, 이 공정은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 최근에는 저렴한 탄소 촉매를 활용해 산소를 전기화학적으로 환원해 과산화수소를 생산하는 친환경적 방식이 주목받고 있다. 그러나 이 방식은 고순도의 산소 가스를 주입해야 하는 높은 비용 문제와 생성된 과산화수소가 불안정한 염기성 전해질 환경에서 주로 생성되는 실용적 한계가 존재했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 탄소 촉매에 메조 기공(Mesopore)을 도입해 낮은 산소 농도를 갖는 공기 공급 환경 및 중성 전해질에서도 과산화수소를 효과적으로 생산할 수 있는 고효율 메조 다공성 촉매를 개발했다. 연구팀은 온실가스인 이산화탄소(CO₂), 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH₄), 그리고 메조 크기의 탄산칼슘(CaCO₃) 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 메조 기공을 갖는 붕소 도핑 탄소를 합성했다. 이를 전기화학적 과산화수소 생산 촉매로 활용한 결과, 메조 기공으로 인해 형성된 굴곡진 표면 특성이 과산화수소 생성 반응이 어려운 중성 전해질 환경에서도 우수한 촉매 활성을 발휘하는 것을 실험과 계산을 통해 규명했다. 또한, 실시간 라만 분석을 통해 메조 다공성 구조가 반응물인 산소의 원활한 전달을 촉진함으로써, 산소 농도가 약 20%에 불과한 공기 환경에서도 높은 촉매 활성을 유지할 수 있음을 확인했다. 이러한 연구 성과를 바탕으로, 연구팀은 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 과산화수소 대량생산 반응기에 적용할 경우, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200 mA/cm²) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록할 수 있음을 입증했다. 특히, 의료용 과산화수소 농도(3%)를 초과하는 3.6% 농도의 과산화수소 용액을 제조하는 데 성공함으로써 상용화 가능성을 제시했다. KIST 김종민 박사는 "우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산하는 메조 다공성 탄소 촉매 기술은 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2N74120), 나노소재기술개발사업(2N76070) 및 선도연구센터지원사업(NRF-2022R1A5A1033719)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Materials」 (IF 27.4, JCR 분야 1.94%) 최신 호에 게재됐다. * (논문명) Mesoporous Boron-doped Carbon with Curved B4C Active Sites for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis in Neutral Media and Air-supplied Environments [그림 1] 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매 구조 (좌) 다공성 탄소 촉매의 표면과 메조 기공을 이루는 탄소 벽에 붕소가 도핑되어 있는 구조를 나타낸 모식도. (우) 투과전자현미경과 원자단층현미경을 이용하여 측정된 탄소 촉매의 메조 기공 구조 및 붕소의 원자 단위 분포 상태. [그림 2] 평면 도핑 구조와 휘어진 붕소 도핑 구조의 촉매 활성 비교 (좌) 평면 도핑 구조와 메조 기공에 의해 휘어진 도핑 구조의 촉매 반응 과정 모식도. (우) 도핑 형태에 따른 중성 전해질에서 과산화수소 생성 반응에 대한 활성 비교. [그림 3] 공기를 이용한 과산화수소 생산 전극 구조 및 촉매 성능 (좌) 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 이용해 만든 공기 활용 과산화수소 생산 전극 구조의 모식도. (우) 중성 전해질 및 대기 환경에서 측정한 본 연구 개발 촉매와 기존 촉매와의 성능 비교표.

친환경 과산화수소 생산 돌파구! KIST, 공기 중 산소를 과산화수소로 전환하는 촉매 개발 - 메조 기공(Mesopore) 도입으로 낮은 산소 농도의 공기 공급 환경에서도 세계 최고 수준의 과산화수소 생산 특성 구현 - 중성 전해질에서 과산화수소 생산, 실용성 확보 및 상용화 가능성 제시 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 과산화수소는 주로 안트라퀴논 공정(Anthraquinone process)을 통해 생산되지만, 이 공정은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 최근에는 저렴한 탄소 촉매를 활용해 산소를 전기화학적으로 환원해 과산화수소를 생산하는 친환경적 방식이 주목받고 있다. 그러나 이 방식은 고순도의 산소 가스를 주입해야 하는 높은 비용 문제와 생성된 과산화수소가 불안정한 염기성 전해질 환경에서 주로 생성되는 실용적 한계가 존재했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 탄소 촉매에 메조 기공(Mesopore)을 도입해 낮은 산소 농도를 갖는 공기 공급 환경 및 중성 전해질에서도 과산화수소를 효과적으로 생산할 수 있는 고효율 메조 다공성 촉매를 개발했다. 연구팀은 온실가스인 이산화탄소(CO₂), 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH₄), 그리고 메조 크기의 탄산칼슘(CaCO₃) 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 메조 기공을 갖는 붕소 도핑 탄소를 합성했다. 이를 전기화학적 과산화수소 생산 촉매로 활용한 결과, 메조 기공으로 인해 형성된 굴곡진 표면 특성이 과산화수소 생성 반응이 어려운 중성 전해질 환경에서도 우수한 촉매 활성을 발휘하는 것을 실험과 계산을 통해 규명했다. 또한, 실시간 라만 분석을 통해 메조 다공성 구조가 반응물인 산소의 원활한 전달을 촉진함으로써, 산소 농도가 약 20%에 불과한 공기 환경에서도 높은 촉매 활성을 유지할 수 있음을 확인했다. 이러한 연구 성과를 바탕으로, 연구팀은 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 과산화수소 대량생산 반응기에 적용할 경우, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200 mA/cm²) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록할 수 있음을 입증했다. 특히, 의료용 과산화수소 농도(3%)를 초과하는 3.6% 농도의 과산화수소 용액을 제조하는 데 성공함으로써 상용화 가능성을 제시했다. KIST 김종민 박사는 "우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산하는 메조 다공성 탄소 촉매 기술은 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2N74120), 나노소재기술개발사업(2N76070) 및 선도연구센터지원사업(NRF-2022R1A5A1033719)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Materials」 (IF 27.4, JCR 분야 1.94%) 최신 호에 게재됐다. * (논문명) Mesoporous Boron-doped Carbon with Curved B4C Active Sites for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis in Neutral Media and Air-supplied Environments [그림 1] 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매 구조 (좌) 다공성 탄소 촉매의 표면과 메조 기공을 이루는 탄소 벽에 붕소가 도핑되어 있는 구조를 나타낸 모식도. (우) 투과전자현미경과 원자단층현미경을 이용하여 측정된 탄소 촉매의 메조 기공 구조 및 붕소의 원자 단위 분포 상태. [그림 2] 평면 도핑 구조와 휘어진 붕소 도핑 구조의 촉매 활성 비교 (좌) 평면 도핑 구조와 메조 기공에 의해 휘어진 도핑 구조의 촉매 반응 과정 모식도. (우) 도핑 형태에 따른 중성 전해질에서 과산화수소 생성 반응에 대한 활성 비교. [그림 3] 공기를 이용한 과산화수소 생산 전극 구조 및 촉매 성능 (좌) 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 이용해 만든 공기 활용 과산화수소 생산 전극 구조의 모식도. (우) 중성 전해질 및 대기 환경에서 측정한 본 연구 개발 촉매와 기존 촉매와의 성능 비교표.

친환경 과산화수소 생산 돌파구! KIST, 공기 중 산소를 과산화수소로 전환하는 촉매 개발 - 메조 기공(Mesopore) 도입으로 낮은 산소 농도의 공기 공급 환경에서도 세계 최고 수준의 과산화수소 생산 특성 구현 - 중성 전해질에서 과산화수소 생산, 실용성 확보 및 상용화 가능성 제시 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 과산화수소는 주로 안트라퀴논 공정(Anthraquinone process)을 통해 생산되지만, 이 공정은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 최근에는 저렴한 탄소 촉매를 활용해 산소를 전기화학적으로 환원해 과산화수소를 생산하는 친환경적 방식이 주목받고 있다. 그러나 이 방식은 고순도의 산소 가스를 주입해야 하는 높은 비용 문제와 생성된 과산화수소가 불안정한 염기성 전해질 환경에서 주로 생성되는 실용적 한계가 존재했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 탄소 촉매에 메조 기공(Mesopore)을 도입해 낮은 산소 농도를 갖는 공기 공급 환경 및 중성 전해질에서도 과산화수소를 효과적으로 생산할 수 있는 고효율 메조 다공성 촉매를 개발했다. 연구팀은 온실가스인 이산화탄소(CO₂), 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH₄), 그리고 메조 크기의 탄산칼슘(CaCO₃) 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 메조 기공을 갖는 붕소 도핑 탄소를 합성했다. 이를 전기화학적 과산화수소 생산 촉매로 활용한 결과, 메조 기공으로 인해 형성된 굴곡진 표면 특성이 과산화수소 생성 반응이 어려운 중성 전해질 환경에서도 우수한 촉매 활성을 발휘하는 것을 실험과 계산을 통해 규명했다. 또한, 실시간 라만 분석을 통해 메조 다공성 구조가 반응물인 산소의 원활한 전달을 촉진함으로써, 산소 농도가 약 20%에 불과한 공기 환경에서도 높은 촉매 활성을 유지할 수 있음을 확인했다. 이러한 연구 성과를 바탕으로, 연구팀은 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 과산화수소 대량생산 반응기에 적용할 경우, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200 mA/cm²) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록할 수 있음을 입증했다. 특히, 의료용 과산화수소 농도(3%)를 초과하는 3.6% 농도의 과산화수소 용액을 제조하는 데 성공함으로써 상용화 가능성을 제시했다. KIST 김종민 박사는 "우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산하는 메조 다공성 탄소 촉매 기술은 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2N74120), 나노소재기술개발사업(2N76070) 및 선도연구센터지원사업(NRF-2022R1A5A1033719)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Materials」 (IF 27.4, JCR 분야 1.94%) 최신 호에 게재됐다. * (논문명) Mesoporous Boron-doped Carbon with Curved B4C Active Sites for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis in Neutral Media and Air-supplied Environments [그림 1] 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매 구조 (좌) 다공성 탄소 촉매의 표면과 메조 기공을 이루는 탄소 벽에 붕소가 도핑되어 있는 구조를 나타낸 모식도. (우) 투과전자현미경과 원자단층현미경을 이용하여 측정된 탄소 촉매의 메조 기공 구조 및 붕소의 원자 단위 분포 상태. [그림 2] 평면 도핑 구조와 휘어진 붕소 도핑 구조의 촉매 활성 비교 (좌) 평면 도핑 구조와 메조 기공에 의해 휘어진 도핑 구조의 촉매 반응 과정 모식도. (우) 도핑 형태에 따른 중성 전해질에서 과산화수소 생성 반응에 대한 활성 비교. [그림 3] 공기를 이용한 과산화수소 생산 전극 구조 및 촉매 성능 (좌) 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 이용해 만든 공기 활용 과산화수소 생산 전극 구조의 모식도. (우) 중성 전해질 및 대기 환경에서 측정한 본 연구 개발 촉매와 기존 촉매와의 성능 비교표.

친환경 과산화수소 생산 돌파구! KIST, 공기 중 산소를 과산화수소로 전환하는 촉매 개발 - 메조 기공(Mesopore) 도입으로 낮은 산소 농도의 공기 공급 환경에서도 세계 최고 수준의 과산화수소 생산 특성 구현 - 중성 전해질에서 과산화수소 생산, 실용성 확보 및 상용화 가능성 제시 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 과산화수소는 주로 안트라퀴논 공정(Anthraquinone process)을 통해 생산되지만, 이 공정은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, 최근에는 저렴한 탄소 촉매를 활용해 산소를 전기화학적으로 환원해 과산화수소를 생산하는 친환경적 방식이 주목받고 있다. 그러나 이 방식은 고순도의 산소 가스를 주입해야 하는 높은 비용 문제와 생성된 과산화수소가 불안정한 염기성 전해질 환경에서 주로 생성되는 실용적 한계가 존재했다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 탄소 촉매에 메조 기공(Mesopore)을 도입해 낮은 산소 농도를 갖는 공기 공급 환경 및 중성 전해질에서도 과산화수소를 효과적으로 생산할 수 있는 고효율 메조 다공성 촉매를 개발했다. 연구팀은 온실가스인 이산화탄소(CO₂), 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH₄), 그리고 메조 크기의 탄산칼슘(CaCO₃) 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 메조 기공을 갖는 붕소 도핑 탄소를 합성했다. 이를 전기화학적 과산화수소 생산 촉매로 활용한 결과, 메조 기공으로 인해 형성된 굴곡진 표면 특성이 과산화수소 생성 반응이 어려운 중성 전해질 환경에서도 우수한 촉매 활성을 발휘하는 것을 실험과 계산을 통해 규명했다. 또한, 실시간 라만 분석을 통해 메조 다공성 구조가 반응물인 산소의 원활한 전달을 촉진함으로써, 산소 농도가 약 20%에 불과한 공기 환경에서도 높은 촉매 활성을 유지할 수 있음을 확인했다. 이러한 연구 성과를 바탕으로, 연구팀은 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 과산화수소 대량생산 반응기에 적용할 경우, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200 mA/cm²) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록할 수 있음을 입증했다. 특히, 의료용 과산화수소 농도(3%)를 초과하는 3.6% 농도의 과산화수소 용액을 제조하는 데 성공함으로써 상용화 가능성을 제시했다. KIST 김종민 박사는 "우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산하는 메조 다공성 탄소 촉매 기술은 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요사업 및 우수신진연구사업(2N74120), 나노소재기술개발사업(2N76070) 및 선도연구센터지원사업(NRF-2022R1A5A1033719)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Advanced Materials」 (IF 27.4, JCR 분야 1.94%) 최신 호에 게재됐다. * (논문명) Mesoporous Boron-doped Carbon with Curved B4C Active Sites for Highly Efficient H2O2 Electrosynthesis in Neutral Media and Air-supplied Environments [그림 1] 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매 구조 (좌) 다공성 탄소 촉매의 표면과 메조 기공을 이루는 탄소 벽에 붕소가 도핑되어 있는 구조를 나타낸 모식도. (우) 투과전자현미경과 원자단층현미경을 이용하여 측정된 탄소 촉매의 메조 기공 구조 및 붕소의 원자 단위 분포 상태. [그림 2] 평면 도핑 구조와 휘어진 붕소 도핑 구조의 촉매 활성 비교 (좌) 평면 도핑 구조와 메조 기공에 의해 휘어진 도핑 구조의 촉매 반응 과정 모식도. (우) 도핑 형태에 따른 중성 전해질에서 과산화수소 생성 반응에 대한 활성 비교. [그림 3] 공기를 이용한 과산화수소 생산 전극 구조 및 촉매 성능 (좌) 붕소 도핑 메조 다공성 탄소 촉매를 이용해 만든 공기 활용 과산화수소 생산 전극 구조의 모식도. (우) 중성 전해질 및 대기 환경에서 측정한 본 연구 개발 촉매와 기존 촉매와의 성능 비교표.

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