KAIST-IBS, 코엔자임 Q10 속 분자 활용...반복 작동 촉매 '탈바꿈'

[충청뉴스 이성현 기자] 건강기능식품으로 알려진 ‘코엔자임 Q10’과 같은 우리 몸 속 분자를 활용해 에너지를 만들어내는 방식을 모방한 신개념 촉매 기술이 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)은 화학과 백윤정 교수 연구팀이 기초과학연구원(IBS) 권성연 박사와 코엔자임 Q10으로 알려진 ‘퀴논’이 금속 ‘티타늄’과 결합해 작동하는 새로운 분자 촉매 시스템을 개발했다고 26일 밝혔다.

퀴논은 체내에서 전자와 수소를 전달하며 에너지 생성에 관여하는 핵심 분자다. 이는 세포의 ‘에너지 발전소’로 불리는 미토콘드리아에서 전자와 수소를 함께 이동시키며 에너지를 생성하는 메커니즘에서 착안한 것이다.

연구팀은 이 퀴논에 값싸고 풍부한 금속인 ‘티타늄(Ti)’을 결합하는 분자 설계 전략을 도입했다.

금속 중심과의 상호작용을 통해 반응 과정에서 생성되는 불안정한 세미퀴논 중간체를 안정화시켜 전자와 수소가 함께 이동하는 반응을 반복적으로 수행할 수 있는 촉매 시스템을 구현했다.

이는 화학 반응을 정밀하게 제어하는 차세대 인공 촉매 개발에 새로운 가능성을 제시한다.

백윤정 교수는 “자연계에서 중요한 역할을 하지만 인공 시스템에서는 활용이 어려웠던 퀴논의 한계를 금속 화학을 통해 극복했다”며 “이번 연구는 생체 분자를 기반으로 한 차세대 에너지·환경 촉매와 생체 모사 화학 기술 설계에 새로운 방향을 제시한다”고 밝혔다.