日, 2년 연속 노벨화학상…겐소 소아이, 佛 카강과 공동 수상

[이데일리 안유리 기자] 일본이 2년 연속 노벨화학상 수상자를 배출했다. 2025년 기타가와 스스무 일본 교토대 교수에 이어 올해는 켄소 소아이 도쿄이과대 명예교수가 수상의 영예를 안았다. 소아이 교수는 프랑스 화학자 앙리 B. 카강 파리쉬드대 명예교수와 공동 수상했다.

스웨덴 왕립과학원은 7일 카강 교수와 소아이 교수를 2026년 노벨화학상 수상자로 선정했다고 발표했다.

두 수상자는 비대칭 유기합성에서 ‘비선형 효과’와 ‘자기촉매 현상’을 발견한 공로를 인정받았다. 이들 연구는 생명체에서 한쪽 거울상 분자만 우세하게 존재하는 ‘호모카이랄성(homochirality·생명체를 구성하는 분자들이 한쪽 방향성만 띠는 현상)’이 어떻게 나타날 수 있는지 설명할 수 있는 실마리를 제공했다.

호모카이랄성은 생명체를 구성하는 분자들이 두 거울상 가운데 한쪽 형태만을 선택해 존재하는 현상이다. 단백질을 이루는 아미노산이 대표적이다. 이런 비대칭성이 어떻게 자발적으로 형성되는지는 100년 넘게 화학계의 난제로 남아 있었다.

하이너 린케 노벨화학위원회 위원장은 “카강과 소아이는 호모카이랄성이 어떻게 자발적으로 출현할 수 있는가라는 100년 넘은 화학적 미스터리에 해답을 제시했다”고 평가했다.

“거울상 분자의 비밀…왜 한쪽만 남나”

카이랄성에 대한 개념 설명도(사진=스웨덴 왕립과학원)

첫 단서는 카강 교수가 마련했다. 그는 1986년 비대칭 화학 반응에서 작은 차이가 예상보다 훨씬 크게 확대될 수 있다는 ‘비선형 효과’를 발견했다. 당시에는 촉매 안에 들어 있는 두 거울상 분자의 비율이 최종 생성물에도 비슷한 비율로 반영될 것이라는 인식이 강했다.

하지만 카강 교수는 촉매에 한쪽 형태가 조금 더 많기만 해도 최종 생성물에서는 그 차이가 훨씬 커질 수 있음을 실험으로 보여줬다. 노벨위원회는 이를 통해 “촉매가 가진 것보다 더 큰 카이랄성을 만들어낼 수 있다”는 사실이 입증됐다고 설명했다.

소아이 교수는 여기에서 한발 더 나아갔다. 반응을 통해 만들어진 물질이 다시 그 반응의 촉매가 되는 ‘비대칭 자기촉매 반응’을 구현했다. 처음에는 좌우 분자 사이에 아주 미세한 차이밖에 없어도 한쪽 분자가 스스로 자신의 생성을 촉진하면서 그 차이를 계속 키워나가는 방식이다.

1995년 관련 반응을 처음 발표한 소아이 교수는 이후 연구를 거듭했고 2003년 한쪽 거울상만 형성되는 수준까지 반응을 발전시켰다. 왕립과학원은 생명현상 자체를 제외하면 이 같은 현상을 구현한 것은 처음이라고 평가했다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수는 “두 연구진의 연구 결과는 생명체에서 한쪽 거울상 선택 현상을 이해하는 데 길을 열었을 뿐 아니라, 우리의 질병치료에 필수적인 의약품 등에서 약효를 나타내는 원하는 거울상 분자만 선택적으로 만드는 기술 발전에 크게 기여하여 수상한 것으로 평가된다”고 말했다.

이들 연구는 호모카이랄성이라는 기초과학의 근본적인 질문에 답하는 동시에 의약품 제조에도 영향을 미쳤다. 원하는 거울상 분자를 선택적으로 만드는 비대칭 합성 연구 발전에 기여하면서 의약품을 비롯한 화합물의 정밀한 합성을 위한 기반을 넓혔다.

근본적 질문 담은 기초 과학 연구…일본 31번째 수상

이번 수상한 연구는 과학 연구 분야 중에서도 기초 과학이라는 점도 눈에 띈다. 민선준 한양대 에너지바이오학과/응용화학과 교수는 “노벨화학상이 그간 기본 연구를 통해 응용처까지 찾은 연구에 상을 준 경우가 많았는데 이번에 수상한 연구는 훨씬 더 근본적인 질문에 대해서 연구”라고 설명했다.

민 교수는 “생명의 기본을 넘어 우주를 이루고 있는 물질이 왜 이런 방향을 가지고 있고, 한 방향으로 가고 있는지에 대한 연구”라고 부연했다.

한편 이번 수상으로 일본은 총 31명의 노벨상 수상자를 배출하게 됐다. 외국 국적을 취득한 일본 출신 수상자를 포함한 숫자이다. 일본은 아시아에서 가장 많은 노벨상을 배출한 국가로, 지난해에도 기타가와 스스무 일본 교토대 교수가 노벨화학상을 수상했다.

겐소 교수는 수상 발표 직후 히로시마에서 노벨 위원회와 전화 연결을 진행했다. 그는 “노벨상이라는 소식을 듣게 돼 매우 흥분된다”며 “내 인생에서 가장 흥분되는 날 가운데 하나”라며 “자신이 연구해온 카이랄성 분야 자체가 노벨위원회의 인정을 받은 점이 기쁘다”고 소감을 밝혔다.