대봉LS, 그린 케미스트리 추구하며 지속 가능한 성장발전 추구
이온성 액체와 공융 용매 활용해 친환경 원료개발에 박차 가할 것
[더케이뷰티사이언스] 화학산업의 발전은 우리 인류문명을 발전시켰다. 생활용품, 의약품, 화장품 등 대다수의 원료를 얻을 수 있었고, 인간은 보다 건강하고 풍요로운 삶을 꾸릴 수 있는 기반을 갖출 수 있었다. 그렇지만 화학산업이 발전되면 될수록 그 이면 또한 함께 증가했다. 유해화학물질의 사용과 배출, 이로 인해 발생되는 환경오염, 한정된 자원의 고갈 등 여러 부작용이 많이 발생해왔다.
이에 최근 산업계에서는 대봉LS를 비롯한 많은 기업이 단순히 좋은 물질을 경제적으로 생산하는 방법에서 ‘지속 가능한 성장발전’을 고려하는 ‘친환경적 연구개발’ 방법으로 전환되고 있다. 화학폐기물 양을 줄이고 에너지를 절약하며 유해물질 사용 및 배출을 최소화하는 등 새로운 공정 개발에 많은 노력을 가하고 있다. 이 개념을 ‘그린 케미스트리(Green chemistry, 녹색화학)’이라고 한다. ‘그린 케미스트리’는 화학기술을 통해 지속 가능 성장을 목표로 한다. 합성유기화학으로 박사학위를 받고 미국환경보호국(EPA)에서 근무하던 폴 아나스타스(Paul T. Anastas)는 1998년 존 워너(John C. Warner)와 함께 『그린 케미스트리: 이론과 실제(Green Chemistry: Theory and Practice)』를 집필하며 그린 케미스트리의 12가지 원칙을 제안했다. 이에 ACS GCI(ACS Green Chemistry Institute)는 아래와 같이 그린 케미스트리를 정의했다.
그린 케미스트리란 화학의 순기능은 유지하면서 종래의 화학이 초래한 환경오염 등을 최소화하기 위한 것으로, 혁신적인 방법으로 낭비를 줄이고, 에너지를 절약하며, 유해물질의 대체물을 찾음으로써 지구와 인류를 보호하고 경제적 혜택을 누릴 수 있게 한다. 즉 12가지의 기본 원칙은 화장품 공업을 비롯해 화학 및 정밀화학공업, 식품공업, 의약품소재 공업 등 모든 화학공정에 해당된다. 동일 성능을 가지면서도 건강과 환경에 미치는 영향이 적은 제품 개발 및 사용, 동일 화학제품 제조과정에서 유해성 없는 원료 및 공정조건으로 변경, 지속 가능한 화학원료의 활용 등이 그린 케미스트리 원칙을 바탕으로 다양한 분야에서 시행되고 있는 것이다.
그린 케미스트리의 12가지 원칙을 보면 사람 및 환경 중심으로 업무 진행하도록 되어 있는데 이 중 제일 중요한 것은 3, 4, 5, 6번째 항목이라고 할 수 있다.
3. 사람 건강과 환경에 덜 해로운 물질 합성법을 개발하고 사용한다.
4. 독성이 최소인 화학제품을 고안한다.
5. 용매 등 보조물질은 가능한 무해해야 한다.
6. 에너지 소비를 최소화해야 한다.
즉, 화학공정에서 그린 케미스트리가 보장돼야 나머지 원칙을 준수할 수 있다. 최근에는 기존 유기용매보다 효율적이면서도 안전한 용매사용기술이 개발되어 새로운 합성법 개발 및 독성의 최소화가 가능하다. 에너지 절약과 더불어 공해 유발물질 배출도 적게 만드는 방법 또한 개발되고 있다. 의약품 및 화장품 제조에 사용되는 용매는 합성과정에서 가장 높은 비중을 차지하며 화학공정 안정성과 유해성을 고려할 때 최우선적으로 검토되어야 하는 항목이다. 따라서 환경에 미치는 영향이 적고 사고 위험성이 낮은 용매 사용이 가장 중요하다.
대봉LS도 이러한 그린 케미스트리 원칙에 집중해 화학용매 사용을 최소화하고, 친환경 용매인 이온성 액체(Ionic liquid), 공융 용매(Deep Eutectic Solvent, DES) 등을 이용해 고순도 및 고수율의 대량생산 개발연구를 진행하고 있다.
이온성 액체의 경우 바이오 분야에 적용된 예가 적어 기존 용매보다 독성이 강하다고 알고 있는 일부 오해 사례가 있다. 이온성 액체는 100℃ 이하에서 액체로 존재하는 유기 이온성염으로 양·음이온의 조합을 통해 다양한 물리적, 화학적 성질을 만들어 낼 수 있어 많은 장점을 갖고 있다. 양·음이온 구조에 따라 안정성과 용해력이 높아 회수 및 재활용이 가능한 물질이기 때문에, 용액 농도가 짙어 용매 사용시 양을 최소화할 수 있다. 용매 사용시에는 극성 유기용매보다 더 넓은 극성 범위에서 효소반응이 일어날 수 있기 때문에 효소반응에도 사용 가능하다. 또 증기압이 0에 가까운 비휘발성, 비폭발성 물질로 고온 고압의 반응에도 사용할 수 있는 장점이 있다. 이온성 액체는 앞서 설명한 것과 같이 많은 장점을 갖고 있기 때문에 대봉LS에서는 화장품, 의약품, 바이오 원료 제법에 적용시켜 반응시간을 단축시키고 생성되는 불순물 또한 거의 없도록 했다. 수율도 다른 반응보다 높게 진행돼, 기존 용매사용 대비 효율적이면서 대량생산에도 적합한 환경친화적인 제품 생산을 가능케 했다.
대봉LS는 이온성 액체를 이용해 의약품, 화장품 및 바이오 원료개발을 합성하는데 종래 유기용매 사용으로 인한 공정 및 환경적 문제들을 해결할 수 있었다. 그 예로 의약품 중 바르는 손·발톱 무좀 치료제 약물인 에피나코나졸(Efinaconazole)은 경구용 항진균제 약물인 이트라코나졸(Itraconazole)과 유사한 수준의 치료효과를 보여, 획기적인 치료제로 알려져 있다. 그런데 에피나코나졸을 합성하는 기존 방법들은 여러 단계를 거치기 때문에 합성단계가 길고 수율이 매우 낮다. 뿐만 아니라 고순도로 확보하기 위해서는 컬럼을 사용해 혼합물을 분리분석하는 컬럼 크로마토그래피(column chromatography)를 사용해야했고, 대량생산에 한계가 있었다. 이러한 기존 합성방법을 개선하기 위해 대봉LS에서는 이온성 액체를 이용해 별도 컬럼 분리와 불순물 생성 없이 고순도 화합물을 합성하는 자체 혁신기술을 개발했다. 이 연구결과는 국내뿐만 아니 오리지널 약품을 제조하는 일본에 특허를 출원했다(KR 10-2019-0118645, KR 10-2019-0118649, JP-2019-214574).
한편 대봉LS의 또 다른 친환경 용매, 공융 용매(Deep Eutectic Solvent, DES)는 자연에 존재하는 고체 혹은 액체상 화합물을 실온에서 적당한 비율로 혼합했을 때, 각 화합물이 가지는 융점보다 낮은 온도인 실온에서 액상으로 존재하는 물질이다. 콜린 파생물, 유기산, 아미노산 등을 이용해 제조할 수 있으며 유기용매에 비해 저렴하면서도 생산하기 쉬운, 생분해성 물질이다. 화장품 소재개발 특히 기능성 소재개발에 무한한 잠재적 가치를 갖고 있기 때문에 대봉LS에서는 의약품, 화장품 및 바이오 원료연구개발에 새로운 청정용매로써 적용하고 있다.
이렇듯 대봉LS는 친환경적이면서도 지속 가능한 그린 케미스트리를 추구하며, 국내 및 해외시장의 니즈를 관통하는 의약품원료, 바이오 의약품, 바이오 화장품소재 등을 개발하는 데 박차를 가할 계획이다. 이러한 대봉LS의 혁신적인 기술력은 향후 해외 수입원료를 대체하면서 글로벌 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.