화학 전공 세계 IV

화학 분류를 통해, 나역시 배우는 것이 많다. 화학의 끝은 어디일까?라는 기본적인 질문을 다시하게 만든다. 많은 사람들은 물어본다. "화학을 왜 공부하고 왜 익혀야 하는지"를 궁금해 하는데, 이유는 "화학이 재미있어서"이다. 화학이 재미있다고 하면, 보통 이해하지 못하고 약간 정신나간사람 취급하기도 한다. 하지만, 학문이라는 것이 정말 재미있는게, 하면 할수록 더 모른다는 것이다. 그런데, 그 모름이 재미있다는 것이다. 가장 무서운 사람은 책 한권 읽고 덤비는 사람이고, 가장 답답한 사람은 책을 엄청 많이 읽은 사람이 아닐까 한다. 결국, 공부라는 것이 모르는 것을 알기 위해 공부하는게 아니라, 내가 모르고 있음을 인정하기 위해 공부하는게 아닌가 한다. 그 모르고 있음을 인정하면서, 다시한번 화학 분류를 조금 더 나열해보고자 한다. 전자화학에서부터 시작해보자.

31. 무기전자화학 (Inorganic Electrochemistry)

금속이온과 전자 이동이 역동적으로 발생 됨

• 금속 및 무기 물질에서의 전기화학 반응을 연구하는 분야이다.
• 리튬이온 배터리, 연료전지, 태양전지 개발과 관련이 있다.
• 전극 재료 설계, 부식 방지, 금속 표면처리 등에도 활용된다.

32. 생체무기화학 (Bioinorganic Chemistry)

금속이온과 생체 분자 간의 상호작용 및 생명체 내에서 발생되는 무기화학 반응

• 금속 이온이 생명체 내에서 하는 역할을 연구하는 분야이다.
• 헤모글로빈(철), 비타민 B12(코발트) 등 금속이 포함된 생체 분자의 작용을 연구한다.
• 인공 효소, 금속 기반 항암제 개발, 인체 내 금속 균형 연구 등에 응용된다.

33. 분자설계화학 (Molecular Design Chemistry)

정밀하게 설계된 3D분자 모델

• 특정한 기능을 수행하는 분자를 설계하고 합성하는 분야다.
• 약물 설계, 분자 센서, 초분자 화학, 분자 기계 연구와 관련이 있다.
• 분자의 구조와 성질을 조정하여 원하는 기능을 구현하는 것이 목표가 된다.

34. 산업독성화학 (Industrial Toxicology Chemistry)

유해화합물과 환경 및 건강에 대한 영향성을 줌

• 산업용 화학물질이 환경과 인체에 미치는 영향을 연구하는 분야다.
• 유해 화학물질 관리, 안전 기준 설정, 인체 위해 평가 등을 수행한다.
• 환경 법규, 공장 폐수 처리, 대기 오염 분석 등과도 밀접한 관련이 있다.

35. 생물분광학 (Biophysical Chemistry & Spectroscopy)

분광측정기기를 통해 빛과 분자와 상호작용을 분석

• 생체 분자의 구조와 상호작용을 분석하는 분야다.
• NMR(핵자기공명), X-ray 회절, 질량 분석법(Mass Spectrometry) 등을 이용하여 단백질 구조 분석을 수행한다.
• 단백질-리간드 상호작용, 약물 표적 분석, 분자 인식 연구 등에 활용된다.

36. 합성 & 화학 생물학 (Synthetic Biology & Chemical Biology)

DNA조작, 생체 분자공학, 분자회로 이미지

• DNA (DeoxyriboNucleic Acid), RNA (RiboNucleic Acid), 단백질을 조작하여 생명 시스템을 설계하는 분야다.
• 인공 생명체, 바이오 연료, 인공 효소, 합성 항생제 개발이 포함된다.
• CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) 유전자 편집과 연결되어 유전자 치료, 맞춤형 의약품 연구에도 활용된다.

37. 분자기계 (Molecular Machines & Nanorobotics)

나노스케일 로복들이 원자를 정밀하게 조작 함

• 개별 분자가 특정한 움직임을 하도록 설계하여 기계처럼 작동하도록 하는 연구 분야다.
• 초소형 로봇, 분자 모터, 스마트 약물 전달 시스템 등에 활용된다.
• 2016년 노벨 화학상을 받은 "분자 모터(Molecular Motor)"가 대표적인 예다.

38. 컴퓨팅 & 양자 화학 (Computational Chemistry & Quantum Chemistry)

AI기반 화학모델링

• 슈퍼컴퓨터와 양자역학을 이용해 화학 반응을 시뮬레이션하고 새로운 물질을 예측하는 연구이다.
• 신약 개발, 신소재 설계, 촉매 최적화 등에 활용된다.
• 양자 컴퓨터와 연결되어 분자 모델링과 반응 예측이 더욱 정밀해지고 있다.

39. 지능형 나노소재 (Smart Nanomaterials)

자가복구, 형태변형, 환경 반응성을 갖춘 첨단 나노구조화합물

• 특정 조건에서 형태나 기능이 변하는 나노소재를 연구하는 분야다.
• 자가 치유 소재, 온도 반응형 코팅, 생체 적응형 나노 입자 등이 포함된다.
• 의학, 전자기기, 건축 소재 등에 응용된다.

40. 바이오센서 & 화학 센서 (Biosensors & Chemical Sensors)

첨단 센서 기술을 통해 실시간으로 생체분자, 독소, 환경오염물질을 감지

• 특정 화학 물질이나 생체 신호를 감지하는 센서를 연구하는 분야다.
• 혈당 센서, 코로나19 신속 진단 키트, 환경 오염 감지 장치 등이 포함된다.
• 나노소재 및 전자화학과 결합하여 초정밀 센서 개발이 가속화되고 있다.

 

이와같이, 화학의 분류를 또 해보았다. 센서를 통한 다양한 개발 및 응용은 많은 연구자들이 하고 있는 분야이기도 하다. 몇몇 대학 교수들은 벤처를 등록하여 센서개발을 매진하기도 한다. 향후, 지속적으로 개발할 수 있는 부분이라고 생각한다. 더욱이, AI즉 인공지능을 바탕으로 하는 화학 학문은 더 확장될 것으로 생각된다. 현재, 대부분의 기술이 AI와 연결이 되어가고 있기때문에, 화학과 AI기술은 더 넓어지는 학문의 영역으로 갈것으로 예상되며, 그에따라 신규 화학기술이 대두될 것으로 보인다. 이번 글은 여기까지 정리하고, 다음 글에 조금 더 분류를 진행 해 보겠다.