키랄 유기화학 및 비천연 아미노산 광학 변환 기술

김관묵 교수는 키랄 유기화학 분야에서 독보적인 전문성을 바탕으로 아미노산 및 아미노알코올의 광학적 변환 및 분리 기술을 선도하고 있습니다. 특히, 바이나프틸 유도체와 ARCA(Amino acid Racemase Chiral Analogue) 촉매를 활용한 고효율 키랄 추출 및 라세미화 연구는 비천연 아미노산 생산의 핵심 기술로 인정받고 있습니다. 본 연구실에서 개발된 L-D 광학변환 기술은 ㈜아미노로직스로 성공적으로 기술 이전되어 산업적 상용화를 이끌었으며, 이는 정밀 의약품, 식품 첨가물 등 고부가가치 비천연 아미노산 시장에서 혁신적인 가치를 창출하고 있습니다. 이러한 기술은 기존의 복잡하고 비용이 많이 드는 분리 공정을 대체하여 생산 효율을 극대화하고, 친환경적인 비천연 아미노산 생산 패러다임을 제시합니다. 연구는 광학활성 물질의 합성과 응용을 넘어 산업적 파급 효과를 실현하는 데 중점을 둡니다.

정밀 분자 인식 및 스마트 바이오센싱 시스템

본 연구실은 유기화학과 나노과학의 융합을 통해 정밀한 분자 인식 및 센싱 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 형광 발현 생물직교 클릭프로브를 이용한 생체 내 물질 감지 및 세포 이미징 기술은 복잡한 생체 환경에서도 높은 선택성과 민감도로 표적 물질을 검출할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 또한, 극초기 암 진단을 위한 스마트 다중 마이크로-바이오센서 개발은 암의 조기 발견 및 정밀 의료 실현에 기여하고 있습니다. 특정 이온(Pb2+, Ag+ 등) 및 생체 분자(oxalate)를 고감도로 검출하는 형광/원편광 이색성 센서 및 화학 센서 개발 연구도 활발히 진행 중이며, 이는 환경 모니터링 및 질병 진단 분야에서 새로운 가능성을 열고 있습니다. 이러한 센싱 기술들은 질병 진단 시간을 단축하고, 치료 성공률을 높이며, 환자의 삶의 질을 향상시키는 데 직접적으로 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

초분자 화학 기반 기능성 나노 소재 개발

김관묵 교수는 무기 테니스공 구조체와 같은 혁신적인 초분자 물질을 설계하고 합성하여 이온 선택성 연구를 선도하고 있습니다. 이러한 초분자 시스템은 특정 이온을 정교하게 인식하고 결합하는 능력을 통해 다양한 산업 분야에서 응용 가능성을 가집니다. 더불어, 비천연 아미노산 융합 소재 개발과 유기 발광 다이오드(OLED) 소재 연구를 통해 기초 화학 분야의 지평을 넓히고 있습니다. 특히 OLED 소재 연구는 차세대 디스플레이 및 조명 기술의 발전에 필수적인 고효율 및 장수명 유기 발광 재료 개발을 목표로 합니다. 이 연구는 단순히 새로운 물질을 합성하는 것을 넘어, 분자 수준에서의 정밀한 제어를 통해 원하는 기능을 발현하는 고성능 나노 소재를 구현함으로써, 미래 바이오메디컬 및 첨단 화학 산업을 위한 핵심 원천 기술 확보에 기여합니다.