세계 최고 정밀도 ‘질량 분석기’ 개발

기초연, 4년간 70억 들여
복잡한 화합물 성분 분석

“원유에는 많고 적은 화합물이 수만 가지나 들어 있지요. 이런 수만 가지의 성분을 한번에 낱낱이 구분해 파악할 수 있게 됐습니다. 물론 자연계에 미량으로 존재하는 신물질이나 신약물질을 찾는 데에도 쓸 수 있지요. 지상의 모든 분자들을 다 식별할 수 있다고 자부합니다.”

한국기초과학지원연구원(기초연)은 3일 “미국 국립고자기장연구소(NHMFL)와 함께 세계 최고 수준의 정밀도로 분자 질량을 측정하는 초고분해능 질량분석기를 개발했다”고 밝혔다. 분석기는 4일부터 충북 오창과학산업단지 안 기초연 오창캠퍼스에서 가동한다. 4년 동안 70억원을 들여 개발했다.

김현식 질량분석개발팀장은 “자기장이 셀수록 각 분자들의 질량을 정밀하게 측정하는 능력도 커진다”며 “강력한 초전도 자석을 이용해 자기장을 15테슬라(자기장 단위)까지 구현해 세계 최고의 정밀도 기록을 경신했다”고 말했다.

질량분석기는 기체 상태로 자유롭게 떠도는 분자이온(전자가 떨어져 양전하를 띠는 분자)들에 강한 자기장을 걸어 주어 분자이온들이 자기장 안에서 빠르게 회전운동을 하게 한 뒤, 그 회전수(회전주파수)를 측정하는 방식으로 분자 질량을 추산한다. 회전수는 질량에 반비례해, 분자가 가벼울수록 더 빠르게 회전한다. 이런 원리를 이용하면 분자 회전수의 차이를 검출해 질량값을 구하고, 분자들을 식별할 수 있다. 김 팀장은 “기존 질량분석기와 달리 비슷한 분자들의 미세한 질량 차이까지 구분할 수 있어, 세계에서 가장 작은 오차를 지닌 것으로 공인받았다”고 말했다. 거대 단백질 복합체나 원유·한약재·식품 같은 복잡한 화합물에 섞인 미량의 성분을 분석하는 데 주로 쓰일 것으로 전망된다.

오철우 기자