2020-02-18 17:14 (화)
다차원 분광학 연구 선도하는 조민행 교수
다차원 분광학 연구 선도하는 조민행 교수
  • 박승아 기자
  • 승인 2015.01.04 20:30
  • 댓글 0
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▲ 조민행 교수 사진|차정규 기자 regular@
IBS에서는 연구단장 선정 시 지원 자들의 연구실적과 리더십을 일정 기 간 평가한 뒤 적격자를 고려한다. 선 정 이후 IBS는 연구단장 개인에 투 자하고 단장은 연구단의 주체가 되 어 주제 설정, 연구단 운영 등을 수행 한다. 새롭게 IBS 연구단장에 선출된 조 교수를 만났다. 
펨토초 단위의 생체분자 연구

IBS연구단에 선정된 조민행 교수 의 주요 연구는 다차원 분광학이다. 그는 이번 IBS 외부연구단에서 ‘분 자 분광학 및 동력학 연구단’을 설 립해 펨토초(1000조분의 1초) 단위 의 다차원 분광학을 활용한 분자구조 규명에 도전할 계획이다.
모든 분자는 자신만의 고유한 진동 주파수를 가진다. 따라서 분자의 진동 과 공명을 일으키는 적외선을 분자에 쪼여 얻은 진동을 분석하면 해당 분 자의 고유 정보를 알 수 있다. 이런 일련의 과정을 분광학이라고 한다. 하 나의 적외선을 사용해 연구하는 것 이 1차원 분광학이고 2개 이상의 적외 선을 사용해 연구하는 것이 2차원 분 광학이다. 그는 TV를 예로 들어 다차 원 분광학을 설명했다. “흑백 TV와 컬 러 TV 모두 영상을 보여주는 것은 같 지만 흑백 TV는 단조로운 색감이지 만 컬러 TV는 다채로운 색으로 생생 한 영상을 보여 줘요. 여기서 흑백 TV 가 1차원 분광학이고 컬러 TV가 다차 원 분광학을 의미해요. 즉 2가지 이상의 주파수를 분자에 사용할 경우 1차 원 분광학에서는 얻을 수 없는 새로운 결과를 얻을 수 있다는 거죠."
조 교수는 다차원 분광학 실험 방 법으로 펨토초(1000조분의 1초) 단 위 다차원 분광학을 사용한다. 기존 분자 결정에 대한 대표적 실험 방법 은 ‘X-선 회절법’과 ‘다차원 NMR (핵자기 공명) 분광학’이 있다. 하지만 이 두 가지 모두 한계점을 지닌다. ‘X-선 회절법’은 단백질을 고체 결정 으로 만들어 분자의 구조를 알아보 는 방법이다. 하지만 생체분자의 실 제 구조와 활성을 알아보기 위해선 고체 결정상보다는 액체상에서의 연 구가 적절하다. 이를 보완하기 위해 나온 것이 액체상 연구인 ‘NMR 분 광학’이다. 하지만 이는 생물학적 반 응을 수행하는 단백질 분자가 시간 에 따라 변화하는 모습을 보여주지 못한다는 한계점이 있다. 이는 1초 에 24프레임이 지나가는 영화를 봐 야 하는데 1초에 3~4프레임만 나가 는 영화를 보는 것과 같다. 조 교수 는 “펨토초 단위 다차원 분광학은 ‘NMR 분광학’과는 달리 매우 짧은 펨토초의 레이저 진동현상을 이용하 기 때문에 이전보다 짧은 시간 내에 일어나는 신호를 포착할 수 있다는 점에서 우수하다”며 “수많은 화학 생물학적인 반응 및 현상들이 매우 짧 은 시간에 완결돼 생체분자의 구조변 화를 알기 위해선 펨토초 단위의 연 구가 필요하다”고 말했다.
‘다차원 분광학’에 담긴 가능성

조민행 교수는 다차원 분광학의 적용 가능한 영역이 매우 넓다고 말 했다. “펨토초 단위의 다차원 분광학은 화학 및 생물학적 분자의 구조 를 규명하게 해줘요. 그리고 이를 바 탕으로 그 분자의 성질 및 기능을 이 해할 수 있기에 기존에 알지 못했던 분자의 정보 영역도 알 수 있죠.”
그는 연구를 적용할 수 있는 예로 ‘단백질 접힘 현상’을 꼽았다. 단백질 은 1차원적으로 배열돼 있던 아미노 산들이 절묘하게 접히면서 독특한 구 조와 기능을 만들어낸다. “만약 ‘다차 원 분광학’을 통해 1차원의 아미노산 들이 어떻게 접히면서 3차원적인 구 조를 갖게 되는지 그리고 그 기능이 무엇인지 알 수 있다면 인간이 그 구조 도 만들어 낼 가능성이 생기죠. 이는 인류가 생명현상에 다가갈 수 있는 지름길을 발견하는 것과 같아요.”
그는 이런 측면에서 다차원분광학 은 백문이 불여일견이라고 말했다. “다차원분광학을 통하면 이전에 보 지 못했던 것을 볼 수 있어요. 보이지 않는 세계에 대한 ‘믿음’이 생기면 그 다음은 그 호기심을 충족하는 ‘앎’ 의 단계가 되죠. 즉 백 번 듣는 것보 다 한 번 보는 게 낫지 않겠어요?”
이처럼 가능성이 무한한 다차원 분광학이라는 연구 분야까지 그를 오게 한 원동력은 무엇일까. 조 교수 는 1초의 머뭇거림도 없이 ‘재미’ 라고 말했다. “등산을 좋아하 던 사람이 갑자기 자전거 타 기로 취미로 바꾼 이유는 하나에요. 자전거 타기 가 더 재미있기 때문 이죠. 과학도 다르지 않아요.” 그는 재 미있게 느껴지 는 일을 선택하다 보니 여기까지 오게 됐다고 한다. “학창시절에는‘학문 냄새'가 나 는 기초과학을 하고 싶어 화학과를 오게 됐죠. 또 그 후로는 유기화학, 물리화학으로 전공을 바꿨어요. 이 역시 제가 하고 싶었기 때문이에요. 현재 저에게 재미있는 것은 바로 분 광학이에요. 그게 여기까지 저를 오 게 한 이유죠.”   


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