'컴퓨터로 예측' 노벨 화학상에 '카플러스, 래빗, 워셜' 수상

 수천 개의 원자로 된 분자의 구조를 이론으로 예측할 수 있는 '참(CHARMM)'이라는 컴퓨터 프로그램을 개발, 발전시킨 마틴 카플러스, 마이클 레비트, 아리 워셸 박사가 노벨 화학상을 공동 수상했다.

스웨덴 노벨상 위원회는 9일(현지시간) 올해 노벨 화학상 수상자로 마틴 카플러스 하버드대 교수, 마이클 레빗 스탠포드대 교수, 아리에 버셜 서던 캘리포니아 대학(USC) 교수를 선정했다.

스웨된 왕립과학원은 "복잡한 화학 체제에 대한 다중 모형을 개발한 공이 있다"며 "수상자들은 화학 작용을 이해하고 예측하는 데 사용되는 강력한 프로그램의 기초를 놓았다"고 선정 이유를 밝혔다.

이어 "이들은 현대 화학 발전에 필수적인 실재 현실을 거울처럼 반영하는 컴퓨터 모형을 개발했다"고 덧붙였다.

노벨상 위원회는 이들이 복합 화학 시스템을 위한 멀티 스케일의 모델을 개발한 공로를 인정해 올해 노벨 화학상을 수여하기로 결정했다고 밝혔다. 1970년대 플라스틱공과 스틱으로 화학 모델을 수립하는데서 벗어나 컴퓨터로 화학 반응을 예측하고 이해할 수 있도록 강력한 근거 기반을 마련하는데 공헌했다고 전했다.

이번 노벨 화학상을 받은 분야는 이론 화학 분야로, 이론 화학은 양자 화학과 분자동력학으로 나눠지는 데 양자 화학에는 10년 전에 노벨상이 이미 나와 이번에는 분자동력학 쪽에서 노벨상이 나온 것으로 보인다.

분자 동력학은 고전역학과 양자역학을 접합시킨 것이다. 보통 분자의 특징을 알아내기 위해서는 양자화학을 이용하면 되지만 계산이 복잡하고 시간이 많이 걸리기 때문에 고전역학과 양자역학을 섞은 것이다.

미국에서는 동부학파와 서부학파로 나뉘어졌으며 동부학파는 마틴 카플러스 교수가 주도했고 서부는 피터 폴만 교수가 주를 이뤘다. 카플러스 교수는 참(CHARMM) 프로그램을, 피터 폴만 교수는 엠버(EMBER) 프로그램을 개발해 분자 동력학에서 가장 많이 쓰이는 프로그램으로 발전시켰다. 현재 피터 폴만 교수는 사망한 상태라 이번 노벨상은 카플러스 교수만 받았다.

이 프로그램은 분자의 화학적 특징과 분사 사이의 반응의 특징을 실험으로도 알 수 없는 부분까지 컴퓨터를 이용해 알아낼 수 있다는 장점이 있다.

기존에는 존 앤소니 포플(John Anthony Pople) 교수가 만든 가우시안(GAUSSIAN)이라는 분자 성질을 알아내는 컴퓨터 프로그램을 활용했다. 그러나 이 프로그램은 원자가 20~30개를 수준의 분자를 다루면 활용의 한계를 겪었다.

이 한계를 넘은 것이 바로 카플러스 교수가 만든 '참'이라는 프로그램이다. 이 프로그램은 수천 개의 원자를 가지고 있는 단백질과 같은 분자로 분석이 가능하다. 계산양이 적어서 수퍼 컴퓨터를 사용하지 않아도 된다.

이 프로그램은 연구개발 뿐 아니라 신약을 디자인하거나 촉매를 디자인할 때 사용된다. 국내에서는 원영도 한양대 화학과 교수가 참 프로그램 개발에 참여하기도 했다.

이번 노벨 화학상 수상은 예상치 못한 인물이 선정됐다는 평가다. 보통 새로운 이론을 제시하거나 독창적인 패러다임을 제시한 인물에게 주어지는 게 보통이나 이번 수상자들은 기존의 이론체계를 효율적으로 활용해 실용성을 극대화 한 점이 독특하다는 분석이다.

한편 카플러스 교수는 미국 및 오스트리아 국적으로 프랑스의 스트라스부르 대학 및 미 하버드 대학에 적을 두고 있으며, 레비트 교수는 영국 및 이스라엘 국적으로 미 스태포드 의대 교수다. 수상자 워셸은 미국 및 이스라엘 국적으로 미 남가주 대학 로스앤젤레스 분교 교수이다.

카플러스 교수는 노벨 화학상과 평화상을 받은 리니어스 폴링 교수 밑에서 박사학위를 받은 경력이 있다.

뉴시스