김우식 명예교수

기존 불규칙한 난류 유동 방식의 결정화 공정이 지닌 한계를 극복하기 위해 규칙적인 유체 와류인 테일러 와류를 결정화 공정에 최초로 접목하는 연구를 수행했습니다. 와류 사이에서 발생하는 강력한 힘으로 용질 분자를 특정 방향으로 배열시켜 균일하고 고순도인 결정을 생성하는 쿠에트-테일러 와류 반응장치 기술을 개발했으며, 나선형 돌출 스크류를 가지는 와류 반응장치, 경사원통을 이용하는 와류 반응장치, 반응효율이 개선되는 와류 반응장치 등 다수의 관련 특허를 확보했습니다. 이 기술은 의약품(GMP 기준) 결정화 생산, 리튬이차전지 양극 활물질 전구체 제조, 정밀화학 소재 생산에 적용되고 있습니다. (주)라미나에 나선형 돌출 스크류를 가지는 와류 반응장치 특허를 기술이전했으며(2016), 케이엔디티앤아이(주)와는 맞춤형 쿠에트-테일러 결정화기 설계 및 결정화 공정기술을 이전하는 협업을 진행했습니다(2012). GMP 기준으로 기존 대비 약 100배의 생산성 향상을 입증했고, 국내 기업에 기술이전되어 상용화가 추진되고 있으며, 결정기능화공정기술센터 운영을 통해 총 290여 건의 특허를 확보하고 약 17억 원의 기술료 수입을 창출했습니다.

다품종 소량생산 방식으로 생산되는 정밀화학 제품의 고효율 결정화 분리공정 기술을 확보해야 할 필요성에서 연구를 시작했습니다. 분자인식 및 자기조립 원리를 기반으로 결정 소재의 형상과 물성을 정밀하게 제어하는 결정화 및 분리 공정 기술을 개발했으며, 용해도 조절에 의한 거대 결정입자의 제조방법, 분할주입에 의한 거대 결정입자의 제조방법, 연속공정이 가능한 용융 결정화 반응장치 등 다수의 특허를 통해 핵심 원천기술을 확보했습니다. 이러한 결정화 및 분리 공정 기술은 의약품 다형체를 제어하고 정제하는 공정, 차세대 디스플레이·태양전지·바이오센서에 사용되는 정밀 소재를 생산하는 공정에 적용되고 있습니다. 결정 형상과 입도 분포를 원하는 수준으로 제어함으로써 후속 공정의 수율과 순도를 함께 높일 수 있는 방식으로 기술을 구성했습니다. 이렇게 축적한 대규모 특허 포트폴리오를 바탕으로 국내 정밀화학 산업의 공정 자립화를 지원하고 있습니다.

물리화학적 특성이 유사해 분리가 극도로 어려운 자일렌 등 이성질체의 분리 문제를 해결하기 위한 필요성에서 연구를 시작했습니다. 구아니디니움 술포네이트계 숙주 분자의 선택적 포접(inclusion) 능력을 이용한 초분자 화학 기반 이성질체 분리 기술을 개발했으며, 구아니디니움 2-클로로펜에틸 모노술포네이트, 구아니디니움 바이페닐 술포네이트, 구아니디니움 오쏘-터페닐 디술포네이트 등 자일렌·디메틸사이클로헥산 이성질체 분리에 관한 다수의 특허를 확보했습니다. 이 기술은 석유화학 분야에서 파라-자일렌 등 자일렌 이성질체를 분리하는 공정과 제약 분야에서 독성 없는 유효성분을 선택적으로 추출하는 공정에 적용될 수 있습니다. 30여 건의 관련 특허 중 상당수를 등록했으며, 기초 연구 단계를 넘어 정밀화학 분야로의 적용을 모색하는 단계에 있습니다.