제 34회 수당상 수상자

기초과학부문 수상자
이효철 교수 한국과학기술원 화학과 교수1972년 | 경상남도 출생 |
1990년~1994년 | 한국과학기술원 화학과 학사 |
1994년~2001년 | 미국 캘리포니아 공과대학교 화학 박사 |
2001년~2003년 | 미국 시카고대학교 박사후 연구원 |
2003년~현재 | 한국과학기술원 화학과 조교수, 부교수, 교수 |
2007년~2012년 | 한국과학기술원 창의적연구진흥사업 시간분해회절 연구단 단장 |
2012년~2021년 | 기초과학연구원(IBS) 나노물질 및 화학반응 연구단 부연구단장, 그룹리더 |
2021년~현재 | 기초과학연구원(IBS) 첨단 반응 동역학 연구단 단장 |
2024년~현재 | 한국과학기술 한림원 정회원 |
이효철 교수는 화학반응의 구조적·동역학적 이해를 혁신적으로 확장한 세계적 연구자다. 화학은 분자들이 결합하고 분해되는 복잡한 과정을 다루며, 반응 경로와 중간체를 실시간으로 규명하는 것이 오랜 과제였다. 기존의 물리화학적 기법들은 분자 구조의 직접적인 변화를 포착하는 데 한계가 있었다.
이 교수는 엑스선 회절 기법을 도입해 용액상에서 분자의 구조 변화를 실시간으로 관찰하는 데 성공했다. 2005년에는 용액상 시간분해 2차원 엑스선 회절 패턴 분석법을 개발, 빠른 시간대에 생성되는 분자 중간체의 구조를 직접 포착함으로써 중간체의 구조로부터 유기화학의 입체 화학을 설명할 수 있다는 오랜 가설을 실험적으로 증명했다. 이 연구는 “용액에서 분자 구조의 빠른 변화는 엑스선 회절로 관측하기 힘들다”는 기존 상식을 뒤집었고, Science와 Chemical & Engineering News 등에서 크게 주목받았다
2015년에는 화학결합이 형성되는 과정을 실시간으로 관찰하여 Nature에 발표했다. 특히 두개의 분자가 만나 새로운 분자를 만드는 ‘이분자 반응’의 실시간 관측에 성공, 이 분야 연구의 획기적 진전을 이뤘다. ‘이분자 반응’은 개별 분자의 반응 개시 시점을 맞추기 어려워 기존에는 빠른 시간분해능으로 연구하기 힘들었으나, 이 교수의 연구는 그 한계를 돌파했다.
2020년에는 펨토초(1000조 분의 1초) 단위의 엑스선 자유전자레이저(XFEL)를 활용해, 반응 경과에 따른 분자 내 모든 원자의 시간·공간적 궤적을 실험적으로 완벽하게 측정하는 데 성공했다. 이로써 다원자 분자의 3차원 거동을 실시간으로 규명할 수 있게 되었다.
최근에는 메가전자볼트 초고속 전자 회절 기법을 이용해, 기체 상태 중성 분자가 전자를 잃고 양이온이 되는 순간부터 이온 내 원자들의 위치 변화까지 실시간으로 추적하는 데 성공하여 Nature에 발표했다. 이 연구는 분자 이온 형성의 미세구조 변화를 처음으로 실시간 관찰한 사례로, 이온화학 분야의 새로운 돌파구를 마련하였다.
이 교수의 연구는 단순한 유기분자에서 그치지 않고, 단백질과 같은 거대 생체분자의 반응동역학으로 확장됐다. 2008년에는 용액상 단백질의 엑스선 회절 신호를 분석해 단백질의 구조 변화와 반응 동역학을 실시간으로 추적하는 데 성공, Nature Methods에 발표했고, Chemical & Engineering News에 소개되었다. 이후 단백질 내 반응이 기체상이나 일반 용액상과는 전혀 다른 경로로 진행됨을 밝혔고, 단백질을 개조함으로써 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 최근에는 이를 작은 화학분자나 금속유기구조체에도 적용할 수 있음을 알렸다.
이효철 교수의 화학 반응 중 일어나는 분자의 구조 변화를 실시간으로 관측하여 괄목할 만한 성과를 이루고 분자 구조동력학 분야를 선도하여 한국 과학의 위상을 높이고 있다.