전 세계적으로 보건산업에 대한 지출이 증가하고 국민 총생산에서 차지하는 비중도 커지고 있다. 우리나라의 경우 신약개발 역량 부문에서 최근 진전은 있으나 아직 글로벌 신약개발에 이르지는 못하고 있다.

세계 제약산업은 신약 연구개발의 심각한 생산성 저하에 직면해 대규모 자본이 소요되는 블록버스터급 신약 개발을 고집하는 대신, 유전체 정보 확보 등을 기반으로 하는 맞춤형 의약개발이나 틈새시장 공략을 통해 위험도가 낮고 효율적인 신약 연구개발을 추진하고 있다. 이러한 상황에서 최근 김광주 한밭대 화학생명공학과 교수의 행보가 화제다.

제약·화학산업의 결정화기술 산업화를 선도

▲ 김광주 한밭대 화학생명공학과 교수

최근 김광주 한밭대 화학생명공학과 교수의 행보가 화제다. 김광주 교수는 20여 년간 결정화 공정기술 연구를 해왔으며, 그동안 특허 65건, SCI논문 70건, 국내논문 26건, 학회발표 300여 건, 기술이전(상용화) 10여 건의 연구실적을 거두고 있으며 연구결과를 산업화로 연결하는 스케일업 기술개발에 탁월한 성과를 내고 있다. 김 교수는 결정화공정연구의 세계적인 대학인 독일 마틴루터대학교에서 공학박사학위를 받았으며 그후 17년 동안 한국화학연구원에서 연구센터장 및 연구부장으로 재직하면서 많은 연구경험을 쌓았고, 한밭대학교에서 첨단 화학소재 연구센터(RIC)를 유치하고 제약·화학산업의 결정화기술 산업화에 탁월한 업적을 보유하고 있다. 김광주 교수는 “결정화 공정기술은 화학산업의 혼합물 분리정제 및 결정성 물질의 물성과 형상을 조절하는 기술로서 첨단산업(NT, ET, BT)의 핵심기술로서 결정구조 조작, 결정의 입도 및 형상 제어, 입도분포 제어, 결정고순도화, 고도 분리정제공정, 결정화기 설계 및 그와 관련된 공정 해석과 관련된 기술로 구성된다”면서 “결정화 기술은 결정화를 이용한 제약과 의약, 정밀화학, 석탄화학, 석유화학, 고분자화학, 환경분야 등 분리공정과 반응공정에도 활용되며 폐기물처리, 폐수처리, 중금속 및 용전 유기물 분리 등에 적용되며 향후 화학산업 발전을 위해 꼭 필요한 연구 부문이다”고 강조했다. 김광주 교수는  특히 연구를 위한 연구가 아닌 상용화를 통해 결정화공정의 활용가치를 높이는데 초점을 두고 있다. 이에 지난 2008년에는 석유화학 공정 등에서 발생하는 화학산업 폐수를 얼음 결정화시켜 정화처리할 수 있는 핵심 공정 기술의 개발에 성공했다. 그간 석유화학공정에서 나오는 폐수에는 다량의 오염물질이 함유돼 증발과 소각을 통해 폐수를 처리했다. 그러나 이 방법은 고가의 여과시스템과 낮은 처리농도, 환경오염 물질 발생과 많은 에너지 소모 등 경제성이 떨어지는 것이 단점이었다. 김광주 교수가 개발한 얼음결정화 기술은 기존의 물과 오염물질의 어는 점, 즉 얼음이 어는 온도 차이를 이용해 폐수를 걸러내는 방법이다. 폐수로부터 특별한 장치나 설비조작 없이 간단하게 저비용으로 폐수처리가 가능하고 폐수처리에 화학물질의 첨가가 필요 없으며, 저온으로 가동되므로 부식 문제가 없고 내구성 또한 뛰어나기 때문에 폐수로부터 오염물질 제거에 뛰어난 장점을 발휘할 수 있다.

결정화 공정기술 분야의 세계 석학
결정화 공정기술 분야에서 세계적인 전문가로 손꼽히는 김광주 교수는 현재 국제 공업결정화학회의에서 아시아 대표자격으로 활동하고 있으며 매년 국제 결정화를 국내에서 개최하고 있다. 대표적인 연구 성과로는 폴리부텐 제조공정 개발 및 상용화, 세계최초 구형화학 제조 결정화 공정 개발 및 상용화, 둔감화약 코팅기술 개발, 반도체 폐에칭액 리싸이클 공정 개발 및 상용화, 얼음결정화에 의한 신물질 창조 및 상용화 등이 있다. 김 교수가 개발한 기술은 제약산업, 정밀화학 산업뿐만 아니라 국방산업에 큰 기여를 했다. 최근 김광주 교수는 원료의약물질의 결정구조 변형을 통한 신물질 창조 기술에 주력하고 있다. 새로운 성분을 찾아내 새로운 효과를 내도록 만드는 약이 신약이라면, 기존 약품의 구조적 부분을 바꿔서 개발한 것이 개량신약으로, 신약에 비해 개발기간도 짧고 연구비가 적게 발생된다. 화학적 성분은 유지하면서 물리적 성격만 변형시켰기 때문에 약으로서의 효능은 비슷하다. 오히려 기존의 약품보다 흡수되는 속도, 용해되는 속도, 약값의 하락, 약이 인체에 작용하는 특성이 더 많다. 이에 김 교수는 결정구조 변형을 통해 혈전용해제와 항생제 등을 제약산업에 상용화했으며, 난용성 항암제의 결정구조 변형을 연구해 용해성을 높이는데 몰두하고 있다. 김광주 교수는 “결정구조 변형을 통한 신물질 창조기술은 제약/의약 기초 물질의 개량신약 및 복제약물은 물론 신약 개발에 적용되어 이들 분야의 핵심기술로서 활용될 것”이라며 “향후 기초적인 연구를 좀 더 강화하여 결정화 공정기술을 규명하고 나아가 산업발전에 일조하겠다”고 강한 포부를 밝혔다. NM