IT, BT, NT, ET를 결합하는 융합기술은 화학에서 이루어진 산물로 숨어있는 성장동력이 바로 정밀화학이다. 

융합기술의 바탕을 이루게 되는 소위, 신화학(NCT)은 옛 연금술사처럼 납덩이나 금속을 연마해 금을 만든것처럼 현재의 과학자들은 연구를 통해 돈(금)을 만드는 격이다.

따라서 ‘변화의 학문’이라는 화학(化學)에서 생각지도 못했던 신개발품이 잉태된다. 

특히, 정밀화학은 의약품에서부터 신농약, 첨단 신소재 생필품 등 다양한 분야의 개발로 미래 삶의 척도가 달라진다.

국내 정밀화학은 인프라 측면에서는 충족되지 못하지만, 과학자들의 기술능력은 세계에 내 놓아도 손색이 없다는 평이다. 

대덕특구 연구실에서 신농약 물질 개발에 인생을 바쳤고, 지금도 영원한 'K-과학자 김대황 박사'를 만나본다.  <편집자 주>

1970년대는 선진국에서 개발한 농약, 의약품의 원제를 수입해 국산화를 하는 것은 최대 난관으로, 합성 방법이 특허로 광범위하게 보호되어 다른 방법으로의 개발이 쉽지 않았다.

더욱이 상상할 개발 방법까지 개발국의 특허 청구에 포함하고 기업에 기술이전도 어려웠다.

현상금이 걸렸던 거대한 면적의 갈대와 논 잡초인 피를 박멸, 문제를 해결한 화학자로 널리 알져진 김대황 박사! 

김 박사는 내년 2025년 을사년(乙巳年) 뱀띠 해, 8순을 맞지만 오히려 역동적으로, 연구 개발을 위해 이른 아침부터 자신의 회사, 연구실로 출근한다.

"은퇴도 없이 청년 시절 현역처럼 실험실에서 산다고?" 

김대황 박사는 지난 2009년 대덕특구 한국화학연구원을 퇴직하면서 15년간 받은 기술료 수입을 몽땅 털어 지난 7년전 (2017년) 지금의 <플루켐>을 창업했다.

후배 과학자들처럼 바이러스 연구, 기술 개발과 제품화를 위해 비지땀을 흘리고 있다.

"어떤 분들은 정년 퇴직하면 중요한 인생, 이제 다 살았다고 생각하기도 하지만, 세상에는 재미있는 일이 참 많아요! 엉뚱한 상상일 지 모르겠지만 '물 위를 걸을 수 없을까?' 그것도 젊은이들이 타는 킥보드를 노인들까지 타고 다니는 거죠!"라면서 환하게 웃는다.

김 박사는 어느 광고의 카피처럼 "생각의 차이"라면서 "정년 후에도 재미있는 일을 만드는 것은 절대 어려운 것이 아니다"라고 강조한다. 

사실, 김 박사의 생각처럼, 과거에는 만 60세가 되면 오래 살았다고 환갑잔치를 벌이고 '100세 시대'를 예상하지 못했었다.

따라서, 김 박사는 '미래에 다가올 또 다른 변화에 대비해 나이 탓 하지 말고, 꾸준히 생각하면 해답을 얻어 정년 후에도 보람찬 생활을 영위할 수 있다'고 주장한다.

세상이 넓어지고 융합분야가 확대되면서 지식과 경험속에 상상력이 발현되면, 과학이 과학으로만 끝나지 않고 다양한 분야에서 융합의 시너지 효과를 볼 수 있다는 것!

"젊은이들 앞에서 나이 많다고 티내지 않고, 함께 어울리면서 그 사회에 동화될 수 있는 정신적, 육체적 준비는 이제 필수 시대가 됐다"는 것이 김 박사의 평소 지론이다.

김대황 박사는 지난 74년 KIST에 들어와 창궐하는 외제 농약을 복제해 국산품을 생산할 때부터 1982년 한국화학연구원으로 옮긴 후 2009년 퇴직 때까지 거의 30년간 부단한 연구속에서 실험실과 고락을 함께 했다.

농약산업은 외국에서 원재료인 주성분 화합물질을 공급받아 '버틀링' 하는 낮은 기술 수준으로 이나마 이 같은 제재화 능력도 외국 다국적 기업들과 제휴로 명백을 이어가고 있었을 때이다.

선진국에서 한국의 카피 제품 개발을 중단하도록 압력을 가해 카피 제품 생산을 중단할 수 밖에 없었다.

당시 한국의 특허제도는 '물질특허'가 아닌 '프로세스특허'를 채택해 이를 국산화하기 위해서는 이들이 등록한 프로세스를 우회해 새로운 합성법 개발밖에 없었다. 

실험실과 파일럿 플랜트(pilot plant)에서의 결과와는 큰 차이속에서 HOP, 공장에서는 수율도 나오지 않는 난관속에서, 축적한 합성 기술로 새로운 농약을 개발해야 하기 때문이다.

신물질 농약 개발은 과학 선진국 진입을 위한 필수 연구과정이지만, 아이디어 창출과 오랜 개발 기간으로 선진국조차 어려운 과제이기도 했다. 

일반적으로 100개 아이디어가 있다면, 그 중 한 개가 신물질로 합성되고, 더구나 상품화되는 신물질은 10만개 중 한 개라는 바늘 구멍 통계라는 것.

그러나 지독한 연구 벌레(?)로 소문났던 그 당시 젊은 과학자 김대황은, 새로운 획기적인 아이디어를 창출, 연구하면서 시험용 약재를 키우는 온실을 수시로 찾는 것이 일과였다. 

시험용 농약 세례에 시들고 구멍이 난 채 드러눕고 하얗게 변색된 식물들을 바라볼 때는 내 어린 자식이 아픈 것처럼 마음이 아팠다는 김 박사!

그러나 수 백, 수 천번의 산고끝에 시험 과정에서 살며시 고개를 내미는 새싹들을 볼 때는 새로운 생명의 신비와 삶의 일정을 확인한다는 환희도 느낀다.  

'KIST'에서 8년간 연구하다 '한국화학연구소'(현재는 한국화학연구원 개칭)로 옮겨 연구 결과물을 얻었던 당시의 해프닝을 들려준다.

"그 때는 정말 악조건 이었죠! 온실에서 검증해 활성이 좋다는 결론을 얻은 화합물을 미국 FMC로 보내 상세 스크리닝을 했는데, 한 젊은 연구원이 '왜 어렵게 만든 화합물을 외국으로 보내냐? 돈 받고 빼돌리냐?'면서 고발하는 일까지 있었죠!"

돈 받고 외국에 팔 수 있는 화합물이 얻어지면 좋겠지만, 한국에서 개발한 신농약 신물질의 라이센스 수출은 그 때부터 15년 후에나 가능했다.

서산 방조제 건설이 한창이던 1990년대 초, 골칫거리는 154.08㎢의 거대한 면적에 널려있던 갈대 처리였지만, 솔로몬의 지혜가 보이지 않자, 건설을 맡았던 현대 측은 현상금을 걸었다.

당시에는 여러 방법이 실패로 끝나면서 연구기관조차 외면했지만 김대황 박사는 그냥 지나치지 않았다.

갈대 현장 규모가 너무 방대해 놀란 김 박사는, 자신이 개발한 제초제를 갈대가 풍성한 일부 면적에 뿌렸다.

마음이 급했던 지 일주일이 지날 무렵, 현대 관계자가 "하나도 안 죽는다!"는 비웃는 말투의 전화 목소리에 "조금만 더 기다려 보자!"고 하니 그 새를 못참고 한 달이 거의 되던 날, "갈대가 죽지 않고 그대로 있다"는 투정 섞인 전화를 또 걸어온다.

"개발(합성)한 약제(제초제)가 갈대와는 맞지 않나?" 생각하면서 잊고 있었던 두 달이 지난 무렵에 다시 전화가 온다. 

"갈대들이 이젠 더 자라지 않고 그대로 있다"면서 그 전보다는 반가운 목소리였고, 3개월 후에는 "갈대들이 완전히 사그라 들었다"는 낭보가 전해졌다.

김 박사가 개발한 제초제 처방이 효과를 발휘한 것으로, 한국화학연구원은 김 박사 덕분에 현대로부터 당시로는 큰 금액인 5억원의 기술료를 받았다. 

이에 고무된 현대 측은, 간척지 논의 잡초인 피까지 제거해 달라고 추가 요청, 김 박사는 산화환원 개념을 적용해 잡초인 피는 100% 죽이고 벼는 살리는 약제를 개발해 적용, 효과가 즉시 나타났다.

피가 작을 때 뿌리는 SU계 친환경제초제 신물질 '플루세토설푸론'(Flucetosulfuron)을 개발한 김 박사는, 국제표준기구로부터 명칭을 승인받고 영국 헌팅던사의 독성시험도 통과하면서 공동 개발한 LG생명과학(현, 팜한농)과 제품 상업화에 성공한다.

'플루세토설푸론'은, 벼와 밀, 잔디의 잡초를 뿌리에 흡수시켜 동시에 제거하는 신기술로 20년에 걸쳐 과학기술부 신물질 관련 특정연구개발사업의 상업화까지 결실을 맺은 최초의 고체 신물질로 유럽 20개국과 호주에 특허 등록 등 세계시장으로 진출하는 쾌거를 올렸다.

이어 3년 후에는 국내 기업 '팜한농'(옛 동부하이텍)과 화본과(禾本科) 잡초를 제거하는 신물질을 또 개발한다.

수입 약제에 비해 3배 이상 강력한 약효로 스프레이로 방제할 수 있는 친환경 신물질 '메타미포프'(Metamifop)개발에 성공, 제초제 신물질 개발 상품화의 방점을 찍는다.

뿌리에 흡수, 박멸시키는 '플루세토설푸론'과 달리, '메타미포프'는 약제를 잎에 흡수시키는 친환경 미래형 제초제로 식물의 엽록체에 존재하는 ACCase(Acetyl-CoA Carboxylase) 활동을 억제시켜, 식물체가 세포막을 형성하는데 중요한 역할을 하는 인지질 합성을 못하게 하면서 잡초를 말라 죽게하는 신기술이다.

미국과 유럽, 브라질, 인도 등 세계 15개국에 신물질 특허 등록과 함께 제품 상업화로, 2009년 러시아, 우즈베키스탄 등에 년간 4억달러 이상의 수출도 가능케 했다.

김대황 박사의 신물질 개발 이전에는 미국 다우케미칼사의 '싸이알로포프'를 수입했지만 드렁새 등 화본과 잡초에 대한 효과가 미미했고, '몰리네이트'는 많은 약량(1,500ｇ/㏊)을 살포, 환경오염과 어류의 기형 발생 우려로 국내 농가가 사용을 기피해 왔었다.

김 박사는 또, 1995년에는 저공해 밀 제초제 'K12060' 신물질을 개발한다. 요산 계열의 이 신물질은, 밀, 옥수수, 콩 등 밭작물과 함께 자라는 잡초 방제에 효과가 뛰어나고 특히 유럽지역 고유의 잡초에 탁월한 효과가 입증된 것.

이에 따라 세계 5대 농약 글로벌 기업인 영국 '제네카'사가, 당시 1백만 달러(현 10억4천만원)의 물질특허 기술 이전료와 농약 개발 후 매출액의 2%를 경상기술료 지급 조건으로 계약을 제안받아 외화를 벌여 들었다.

김 박사는 "영국에 기술 이전한 제초제 신물질 'K12060'은 잡초 특유의 아미노산 생산 구조를 파괴, 잡초를 죽임으로써 밭작물과 곤충에는 거의 영향을 미치지 않는 신물질 이었다"고 회고한다.

김 박사와 후임인 고영관 박사(한국화학연구원 책임연구원)가 완성한 또 하나 개발품 걸작은 '피리미딘다이온'계의 새로운 제초제 '테라도'(Terad'or)로 미국과 일본, 중국, 브라질, 아르헨티나 등 29개국에서 기술특허를 등록한다.

잡초의 엽록소 생성을 억제하고 활성산소를 발생시켜 세포를 파괴, 강력하면서도 제초 효과가 빠르고 비가 내려도 안정적인 제초 효과가 유지된다.

비선택성 제초제로 모든 식물 잡초를 아주 적은 양으로 제거하는 제초제로 '팜한농'에서 상품화, 110억 달러 규모의 세계 최대 작물보호제 시장인 브라질에서 신규 제초제로 등록, 시판해 지난해만 브라질에서 200억원이 넘는 매출과 함께 세계 10개국에서 2000억원이 넘는 매출을 올렸다.

'팜한농'은 여기에 그치지 않고, 세계 최대 농업국가 브라질을 시작으로, 주변국인 파라과이, 우루과이 등 중남미 시장을 포함, 국내 작물보호제 최초로 향후 20년간 매년, 3000억원 매출 달성을 목표로 하고 있다.

한편, 지난 2000년 초, 남북 화해 무드속에 정부 요청으로 북한 식량문제 해결을 위해 방북김 박사는 벼나 콩이 제대로 성장하지 못한 것을 보고 큰 충격을 받았다.

당시 자신이 개발했던 신물질 제초제 등 다양한 약제를 살포해 큰 효과를 얻어 북한 농업과학원을 감동케 한다. 

화학물질 제초제는 구조가 복잡해 생체 종류에 따라 작용하는 메카니즘으로, 성장은 커녕, 죽기도 하는데, 한 예로 제초제를 벼나 논에 뿌리면 벼는 자라면서 피는 없에야 하고, 콩밭에 뿌리면 잡초만 제거해야 한다는 것.

그러나 성장조절제인 화학물질의 효소, 유전자에 따라 1미터 이상으로 자랄 수 있는 등 화학물질이 똑같이 작용해도, 수많은 종류의 효소와 유전자, 물질에 다르게 나타나면서 매우 복잡한 반응을 일으킨다고 한다.

한국화학연구원은 수많은 연구 성과를 창출, 연구원 발전에 큰 업적을 세운 김대황 박사를 '제1회 자랑스런 KRICT인상' 수상자로 선정, 연구원 입구 벽면 24.5 ㎡ <명예의 전당> 최상단에 이름을 올리는 등 후배 과학자들의 자긍심 고취와 김 박사의 공로를 기리고 있다.

김 박사는, 그동안 창출한 기술을 기업 등에 이전해 상당한 경상기술료 수입을 모아 퇴직 후 편안한 여생을 누릴 수 있지만 연구자 본능을 잊을 수 없던 것일까?

한국화학연구원 퇴직 8년 후인 2017년 7순이 넘은 나이로 '플루켐'(FIuChem)을 창업한 것.

'플루켐'은 창업 후 처음으로 충남대학교산학협력단과 함께, 3년간의 연구 끝에 독감과 감기를 유발하는 호흡기 바이러스 타깃 '비강 분무 치료기술'을 개발했다. 

독감과 감기를 일으키는 모든 호흡기 바이러스를 불활성화 시키는 새로운 조성물을 개발, 국내와 해외(미국, 일본, 중국, 인도)에 특허도 출원했다.

김 박사는 "인구의 60% 이상이 연간 1회 이상 감기에 걸리고 독감은 인구의 8%, 코로나 역시 6억명 이상이 감염되고 수 백만명이 사망했다"고 심각성을 주지시킨다.

특히 환경의 심각성으로 알레르기 비염 인구도 증가하는 추세로, 비강 분무용 새로운 조성물로 세포독성시험, 동물독성시험, 바이러스 감염 효능평가 시험까지 마쳤고, 대전테크노파크 지원을 받아 약액을 분무하는 비강분무 디바이스를 통해 분무 기구도 개발했다.

김 박사는 "감기 바이러스만 해도 200여종이 넘고, 감기 바이러스를 찾아낸 지 60년이 지나도 감기 예방 백신이 나오지 않고 있다"면서, "어린이나 노약자에게는 심각한 합병증 유발로 목숨까지 잃어 예방이 필요하다"고 강조한다.

플루잡는 물질에 이어 악취를 잡는 물질도 연구하는 등 김대황 박사의 실험실은 문제 해결을 위한 '과학의 산실'이다.

최근(2024.6.24.)에는 암모니아 가스를 유황 연소가스로 제거하는 방법 및 시스템을 특허 출원했다. 

농업에서 사용하는 유황을 연소시켜, 그 가스로 암모니아를 완벽히 제거하는 기술이다.

김 박사는, "그동안 항바이러스제를 약제형으로 만들지 못했는데 농도가 높으면 통증이 심해지고 농도가 너무 묽으면 불활성화돼 투여해도 효과가 없었다"면서 "플루켐이 개발 물질해결해 일반인도 쉽게 사용할 수 있는 약제로 안정화했다"고 말한다.

따라서 자신이 개발한 물질을 약제로 생산할 기업(GMP 시설 보유)과 기구 생산 제조 허가도 받았지만 향후 금형 등 기구를 제작할 예산이 걸림돌로, 해결되지 못하면 영국 제네카사에 개발한 신기술을 이전한 것처럼 다양한 복안을 갖고 있다.

자신의 개인 연구실을 나서는 김 박사는 이렇게 당부한다. 

"여러분! 질문에 대해 어려워 하지 마세요! 궁금해서 다양한 질문을 던지면, 그 과정속에서 해답이 나오고 새로운 분야, 더 나아가 새로운 융합분야까지 보입니다"

김대황 박사의 창업 연구기업 '플루켐'의 당장 목표는 축산 농가의 '악취 제거'로, 이미 연구성과가 수면위로 드러나고 있다.

대한민국을 세계 5번 째로 '신물질 농약 창출 국가'로 등극시킨 'K-과학자 김대황 박사'의 다음 행보가 자못 기대된다.

 

작가 박붕준은 경희대학교에서 신문방송학을 전공하고 강릉 MBC, 대전 MBC TV&라디오 뉴스 앵커, 보도국장 역임 후 정년퇴임 했습니다.

퇴임 후 대전과학기술대학교 광고홍보과, 교양교직과에서 11년간 석좌교수로 후학을 양성하다 2023년 2월말 퇴임 하였습니다.