AI 자율합성 시대, 분석 자동화 기술 첫발
21종 반응물 동시 정량 분석 성공… 신약개발 속도·정밀도 혁신 KAIST 연구진이 세계 최초로 21종의 화학 반응을 동시에 정밀 분석할 수 있는 기술을 개발하며, AI 기반 자율합성 신약개발의 병목을 해소할 전기를 마련했다. 이 기술은 AI와 로봇을 활용한 실험 자동화 플랫폼에서 기존 분석 기술의 속도·확장성 한계를 뛰어넘은 최초 사례로 평가된다.
이번 기술을 발표한 KAIST 화학과 김현우 교수 연구팀
왼쪽부터 김현우 교수, 김동훈·최경선 석박사통합과정 (사진 출처: KAIST)
KAIST 화학과 김현우 교수 연구팀은 불소 핵자기공명분광기(NMR)와 자체 개발한 시약을 활용해, 단일 반응기에서 다수의 기질에 대한 비대칭 촉매 반응 결과를 동시에 고정밀 분석하는 기술을 구현했다. 이 기술은 반응물 간 간섭 없이 생성물의 광학이성질체 비율과 수율을 정량 측정할 수 있다.
다기질 비대칭 촉매 반응을 불소 핵자기공명을 활용해 분석하는 방법 (자료 출처: KAIST)
분석 병목 넘은 AI 신약개발 실험 인프라 기존의 AI 자율합성 시스템은 실험 설계와 수행까지는 자동화됐지만, 반응 결과 분석은 수작업 또는 개별 장비 의존이 불가피했다. 특히 10종 이상 기질의 비대칭 반응을 동시에 분석하는 데는 기술적 한계가 뚜렷했다. 연구팀은 이 같은 병목을 타개하기 위해, 모든 생성물에 불소 작용기를 도입한 뒤 자체 개발한 카이랄 코발트 시약을 활용해 고해상도 불소 NMR 분석을 수행했다. 이를 통해 21종의 반응물을 하나의 용기에 넣고 동시에 반응시킨 뒤, 별도의 분리 과정 없이 정량 분석하는 데 성공했다.
 다기질 스크리닝 반응 수행과 불소 핵자기공명분광기를 활용하는 개념도 (자료 출처: KAIST)
탈리도마이드 사례로 본 분석 기술의 중요성 광학이성질체는 동일한 화학식이라도 분자 구조의 방향성에 따라 전혀 다른 생리작용을 일으킬 수 있다. 대표적 사례로, 진정 효과를 가진 이성질체와 기형 유발 이성질체가 동시에 존재한 탈리도마이드는 신약개발에서 정밀한 이성질체 분석이 얼마나 중요한지를 보여주는 교훈이다. KAIST 연구진의 이번 기술은 신약합성 효율뿐 아니라, 안전성 측면에서도 필수적인 분석 인프라를 제공하게 된다.
미국 화학회지 JACS에 발표 이번 성과는 화학 분야 최고 권위 학술지인 ‘미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)’ 온라인판에 지난 5월 27일 자로 게재됐다. 김현우 교수는 “분석 병목은 AI 자율합성 플랫폼의 가장 큰 약점으로 지적됐는데, 이번 기술은 그 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 돌파구가 될 것”이라고 말했다. | 
AI 자율합성 시대, 분석 자동화 기술 첫발
21종 반응물 동시 정량 분석 성공… 신약개발 속도·정밀도 혁신
KAIST 연구진이 세계 최초로 21종의 화학 반응을 동시에 정밀 분석할 수 있는 기술을 개발하며, AI 기반 자율합성 신약개발의 병목을 해소할 전기를 마련했다. 이 기술은 AI와 로봇을 활용한 실험 자동화 플랫폼에서 기존 분석 기술의 속도·확장성 한계를 뛰어넘은 최초 사례로 평가된다.
이번 기술을 발표한 KAIST 화학과 김현우 교수 연구팀
왼쪽부터 김현우 교수, 김동훈·최경선 석박사통합과정 (사진 출처: KAIST)
KAIST 화학과 김현우 교수 연구팀은 불소 핵자기공명분광기(NMR)와 자체 개발한 시약을 활용해, 단일 반응기에서 다수의 기질에 대한 비대칭 촉매 반응 결과를 동시에 고정밀 분석하는 기술을 구현했다. 이 기술은 반응물 간 간섭 없이 생성물의 광학이성질체 비율과 수율을 정량 측정할 수 있다.
다기질 비대칭 촉매 반응을 불소 핵자기공명을 활용해 분석하는 방법 (자료 출처: KAIST)
분석 병목 넘은 AI 신약개발 실험 인프라
기존의 AI 자율합성 시스템은 실험 설계와 수행까지는 자동화됐지만, 반응 결과 분석은 수작업 또는 개별 장비 의존이 불가피했다. 특히 10종 이상 기질의 비대칭 반응을 동시에 분석하는 데는 기술적 한계가 뚜렷했다.
연구팀은 이 같은 병목을 타개하기 위해, 모든 생성물에 불소 작용기를 도입한 뒤 자체 개발한 카이랄 코발트 시약을 활용해 고해상도 불소 NMR 분석을 수행했다. 이를 통해 21종의 반응물을 하나의 용기에 넣고 동시에 반응시킨 뒤, 별도의 분리 과정 없이 정량 분석하는 데 성공했다.
다기질 스크리닝 반응 수행과 불소 핵자기공명분광기를 활용하는 개념도 (자료 출처: KAIST)
탈리도마이드 사례로 본 분석 기술의 중요성
광학이성질체는 동일한 화학식이라도 분자 구조의 방향성에 따라 전혀 다른 생리작용을 일으킬 수 있다. 대표적 사례로, 진정 효과를 가진 이성질체와 기형 유발 이성질체가 동시에 존재한 탈리도마이드는 신약개발에서 정밀한 이성질체 분석이 얼마나 중요한지를 보여주는 교훈이다.
KAIST 연구진의 이번 기술은 신약합성 효율뿐 아니라, 안전성 측면에서도 필수적인 분석 인프라를 제공하게 된다.
미국 화학회지 JACS에 발표
이번 성과는 화학 분야 최고 권위 학술지인 ‘미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)’ 온라인판에 지난 5월 27일 자로 게재됐다.
김현우 교수는 “분석 병목은 AI 자율합성 플랫폼의 가장 큰 약점으로 지적됐는데, 이번 기술은 그 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 돌파구가 될 것”이라고 말했다.