화학 전공 세계 VI

화학분류와 관련해서 서두에 나누려고 했던 수치에 점점 더 가까워지고 있다. 지금까지 50여개의 분류를 하였고, 앞으로 조금 더 남았다. 이번 글은 AI와 관련한 화학분류를 하고자 한다. 2024년 노벨화학상 부분이 AI분야라는 것을 모두 알았을 것이다. DNA와 관련한 것이였지만, 수년 전에는 삼성에서 디스플레이 소재에 포함되는 구조를 AI로 산출해서 성과를 발표했던 적이 있다. 뿐만아니라, 제약에서는 제네릭 제품을 넘는 구조를 발견하고자 AI를 활용하기도 한다. 올해 초 AI의 대한 내용과 이에 따른 각 기업과 각 정부에서 투자금이 점점 더 몰리는 부분이다. 그래서, 이번 글은 AI와 관련된 분야로 시작해서 인공지능 즉, AI와 결합된 맟춤형 치료 기술까지 분류하고자 한다. 다시 또 시작해보자.

51. 분자 인공지능 화학 (AI in Chemistry & Machine Learning Chemistry)

AI가 화학을 혁신

• 인공지능(AI)과 머신러닝을 활용해 화학 반응을 예측하고 신물질을 설계하는 연구이다.
• 신약 개발, 신소재 탐색, 촉매 설계 등에서 혁신적인 역할을 하고있다.
• AlphaFold 같은 AI가 단백질 구조를 예측하듯이, 화학에서도 AI가 핵심이 되어 연구가 이루어지고 있다.

52. 유기반도체 & 유연전자소재 (Organic Semiconductors & Flexible Electronics)

AI를 활용한 소재설계

• 기존 실리콘 반도체가 아닌 유기물 기반의 전자 소자를 연구하는 분야다.
• 유기 발광 다이오드(OLED), 전자 피부, 휘어지는 디스플레이 등이 포함된다.
• 차세대 웨어러블 기술과 결합하여 발전하고 있다.

53. 생전자소재화학 (Bioelectronics & Electroceuticals)

생체조직과 연결된 스마트 임플란트, AI기반 치료기술

• 전기신호로 신경을 자극하여 치료하는 전자약(Electroceuticals)을 연구하는 분야다.
• 신경 화학과 전자공학이 결합된 최첨단 치료 기술이다.
• 파킨슨병, 우울증, 만성 통증 치료 등에 적용되고 있다.

54. 초고속 화학 (Ultrafast Chemistry & Femtochemistry)

펨토초 단위의 반응을 레이저분광학으로 포착 함

• 펨토초(10⁻¹⁵초) 단위로 화학 반응을 연구하는 분야다.
• 레이저를 이용해 분자의 결합이 형성되거나 깨지는 순간을 관찰할 수 있다.
• 1999년 노벨 화학상을 받은 Ahmed Zewail의 연구가 대표적이다.

55. 양자소재화학 (Quantum Chemistry & Quantum Materials)

양자결합과 물질과학의 복잡한 상호작용을 하고 있음

• 양자역학을 기반으로 화학 반응과 물질의 전자 구조를 연구하는 분야이다.
• 양자 컴퓨터에서 활용할 수 있는 분자 기반 큐비트(Quantum Bits) 연구가 포함된다.
• 새로운 초전도체, 위상 절연체(Topological Insulators) 개발과 연결된다.

56. 바이오 광전자 화학 (Biophotonics & Optical Chemistry)

빛과 유기 분자의 상호작용을 통한 생체발광과 광화학 반응

• 빛과 생체 물질의 상호작용을 연구하는 분야이다.
• 광유전학(Optogenetics), 레이저 치료, 광역학 치료(Photodynamic Therapy) 등에 활용된다.
• 암 치료, 신경과학, 바이오 이미징 기술에서 중요한 역할을 한다.

57. 탄소포집 & 탄소 활용 화학 (Carbon Capture & Utilization, CCU Chemistry)

CO2를 포집하고 유용한 화합물로 변환하는 과정

• 대기 중의 이산화탄소(CO₂)를 포집하고 유용한 화학물질로 전환하는 기술을 연구한다.
• 인공광합성, CO₂ 기반 연료 생산, 플라스틱 합성 등이 포함된다.
• 기후변화 대응을 위한 필수적인 기술로 주목받고 있다.

58. 액체금속 화학 (Liquid Metal Chemistry)

액체금속 방울들이 반응하여 흐름

• 상온에서 액체 상태인 금속(예: 갈륨, 인듐, 비스무스)의 화학적 특성을 연구하는 분야다.
• 유연한 회로, 자가 치유 전자소자, 소프트 로봇 기술에 활용된다.
• 미래의 전자기기와 로봇 공학에 혁신적인 변화를 가져올 기술이다.

59. 원자층 증착 화학 (Atomic Layer Deposition, ALD Chemistry)

초박막 원자층이 정밀하게 증착되고 있음

• 나노미터 수준에서 원자층 단위로 얇은 막을 형성하는 기술을 연구하는 분야이다.
• 반도체 공정, 태양전지, 초박막 코팅 등에 사용된다.
• 차세대 트랜지스터 및 고성능 센서 개발에 필수적이다.

60. 나노의학 & 나노바이오 화학 (Nanomedicine & Nano-Bio Chemistry)

나노로봇과 분자 기계까 세포와 상호작용을 함

• 나노기술을 이용해 질병을 진단하고 치료하는 연구 분야이다.
• 나노입자를 이용한 약물 전달, 암 치료, 유전자 치료 등이 포함된다.
• 인공지능과 결합하여 맞춤형 치료 기술로 발전하고 있다.

 

이번 글은 많은 연구실에서 연구되고 있는 분야를 나열 하였다. 지금 이 시간에도 끊임없이 연구하고 노력하는 화학자들로 인해, 미래의 기술이 더욱더 현실화 되는 것이 아닌가 한다. 원자층 증착 기술은 반도체에서도 사용되지만, 디스플레이에서도 중요하게 응용되고 있다. 즉, 기술은 어느 한 분야에 국한 되어 있지않고, 다양한 기술과 접목되어 또 다른 융합기술을 만들어 낸다. 이렇게 화학을 분류하고자 하는 것은 이 글을 읽는 독자들이 화학의 다양성을 확인 함으로써, 더더욱 새로운 기술에 대해 흥미를 갖기를 바랬음 한다. 여기서 소개되는 화학은 모든 기술에 기본이 되는 것으로 더 많은 화학으로 뻗어 나갈 수 있음을 의미한다. 그 뻩어 나갈 수 있도록 하는 그 주인공이 바로 당신이기를 바래본다. 그 화학을 당신은 하고 싶지 않은가? 새로운 기술의 화학을 선도 할 개척자가 당신이 되기를 희망해 본다.