KR101748013B1

KR101748013B1 - 고분자의 동일성 평가 방법 및 이를 이용한 시스템

Info

Publication number: KR101748013B1
Application number: KR1020140181513A
Authority: KR
Inventors: 이승엽; 정지원; 정혜원; 김경훈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2017-06-15
Also published as: KR20160073116A; US20170299569A1; WO2016099069A1; US11029305B2

Abstract

본 발명은 고분자의 동일성 평가 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게 본 발명에 따른 고분자의 동일성 평가 방법은 1개 이상의 다수 개의 고분자에 대한 동일성 여부를 실제 실험을 통하여 고분자를 합성해 특성을 판단하지 않고, 고분자를 형성하는 구조 정보만을 가지고 판단할 수 있는 새로운 방법에 관한 것이다. 본 발명은 고분자의 동일성을 판단하기 위해 각각의 대상 고분자에 대해 동일성 지수 PohoFactor(X_i)를 개발하여 이를 이용하였고, 동일성을 판단하려는 모든 고분자에 대한 동일성 지수 사이에 존재하는 상관 관계 평가를 통해 고분자의 동일성을 정량적 기준을 바탕으로 정확하게 판단할 수 있다.

Description

고분자의 동일성 평가 방법 및 이를 이용한 시스템{METHOD FOR EVALUATING THE AN IDENTITY OF A COPOLYMER AND SYSTEM USING THE SAME}

고분자는 단량체가 반복되어 결합되어 있는 형태를 갖도록 중합된 분자량이 높은 물질로, 특성을 변화시킬 수 있는 범위가 매우 넓기 때문에 다양한 분야의 소재 개발 및 상품 개발에 광범위하게 사용되고 있는 중요한 물질이다. 이러한 고분자는 복잡한 요인에 의해서 특성이 결정되기 때문에 고분자 특성을 평가하기 어려운 점이 있다. 고분자는 결합되는 단량체의 종류 및 단량체의 결합 방식에 따른 고분자의 분자량과 분자량의 분포 등에 따라 특성이 크게 변화하게 된다. 1개 이상의 고분자가 동일한 특성을 나타내는지 여부를 판단하기 위해서, 현재는 대상 고분자 모두를 실제로 합성해서 특성을 직접 측정해 동일성을 나타내는 허용 범위 내에 들어오는지 여부로 평가하고 있다. 하지만 모든 대상 고분자를 합성하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되고, 특히 판단해야 하는 고분자의 수가 많은 경우에 모든 경우의 고분자를 합성해서 특성을 측정하는 것은 현실적으로 어려운 단점이 있다. 하지만, 실제 실험을 수행하지 않고 동일성을 가지는 고분자를 판단하는 방법은 존재하지 않는다. 따라서, 개발 비용과 시간을 단축하여 효율적으로 높은 경쟁력을 가지는 신소재 및 관련 상품을 개발하기 위해 고분자의 동일성을 판단할 수 있는 새로운 방법의 개발이 필요한 실정이다.

R. J. Young and P. A. Lovell. Introduction to Polymers. 2011. CRC Press

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

고분자의 동일성을 판단하는 방법으로, 동일성 평가를 위한 대상 고분자 구조에서 반복되는 단위인 단량체의 구조를 확인 및 생성하고, 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 이용하여 고분자의 동일성 지수를 계산한 후, 상기 계산된 동일성 지수의 상관 관계를 통한 고분자의 동일성 여부를 정량적으로 평가하는 고분자의 동일성을 판단하는 새로운 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

고분자의 동일성 평가 방법으로,

a) 동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대하여 각각의 고분자 구조에서 반복되는 단위인 단량체(X_i) 구조를 확인한 후, 확인된 단량체의 구조에서 고분자를 구성하기 위해 연결되는 양쪽 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하는 단계;

b) 상기 a)단계에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 단계; 및

[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2에서 X_i는 a)단계에서 생성한 N개의 단량체 중 i번째 단량체를 나타내고, A는 고분자 동일성 지수인 PohoFactor의 크기를 결정하는 값으로 0이 아닌 실수이고, B는 실수이고, C는 0이 아닌 실수이고, D는 0이 아닌 실수이고, Surf(X_i)는 생성된 고분자 구조가 갖는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)이고, Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 가지는 부피(Volume)를 나타내는 값으로 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)이고, ω(X_i)는 분배계수(Partition Coefficient), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity) 및 분자 회전 반경(Molecular Radius of Gyration)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 1종 이상의 값을 나타낸다.

c) 상기 b)단계에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 단계로, 하기 ⅰ) 및 ⅱ)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법을 제공한다.

ⅰ) N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차가 최소값을 가지는 경우에 제외된 N_R개 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 경우의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 단계; 및

N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.

ⅱ) 상기 ⅰ) 단계를 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)값을 설정된 임계값(threshold)과 비교하여 임계값 보다 작은 SD(N_R)을 갖는 경우에 대해 그 때의 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하는 단계.

상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.

또한, 본 발명은,

고분자의 동일성 평가 시스템으로,

동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대하여 각각의 고분자 구조에서 반복되는 단위인 단량체(X_i) 구조를 확인한 후, 확인된 단량체의 구조에서 고분자를 구성하기 위해 연결되는 양쪽 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하는 생성 모듈;

상기 생성 모듈에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 계산 모듈; 및

[식 1]

[식 2]

상기 계산 모듈에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 평가 모듈로, 하기 제 1 데이터 입력 모듈 및 제 2 데이터 입력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템을 제공한다.

N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차가 최소값을 가지는 경우에 제외된 N_R개 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 경우의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 제 1 데이터 입력 모듈; 및

N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.

상기 제 1 데이터 입력 모듈을 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)값을 설정된 임계값(threshold)과 비교하여 임계값 보다 작은 SD(N_R)을 갖는 경우에 대해 그 때의 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하는 제 2 데이터 입력 모듈.

상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.

본 발명에 따른 고분자의 동일성 평가 방법은 1개 이상의 다수 개의 고분자에 대한 동일성 여부를 실제 실험을 통하여 고분자를 합성해 특성을 평가해 판단하지 않고, 고분자를 형성하는 구조 정보만을 가지고 판단할 수 있는 새로운 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에서는 고분자의 동일성을 판단하기 위해 각각의 대상 고분자에 대해 동일성 지수 PohoFactor(X_i)를 새롭게 정의해서 제시하였고, 동일성을 판단하려는 모든 고분자에 대한 동일성 지수 사이에 존재하는 상관 관계 평가를 통해 고분자의 동일성을 정량적 기준을 바탕으로 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 발명은 실제 고분자를 합성하는 실험을 수행하지 않고도 고분자 동일성 등의 특성을 고분자의 구조 정보만을 가지고 평가할 수 있어 고분자를 이용한 새로운 소재 및 상품을 개발하는데 투입되는 시간 또는 비용을 크게 절감할 수 있게 되어, 가격 경쟁력 측면에서 큰 역할을 수행할 것으로 기대할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

참고로, 본 발명의 하기 계산식에서 정의된 상수들은 본 발명으로 개발된 방법이 잘 동작하는 범위를 바탕으로 한정한 상수값이다.

고분자의 동일성 평가 방법으로,

[식 1]

[식 2]

c) 상기 b)단계에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 단계로, 하기 ⅰ) 및 ⅱ)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법에 관한 것이다.

N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.

상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.

구체적으로, 상기 a)단계는 고분자의 동일성 평가를 위한 고분자의 구조를 확인하고 생성하는 단계로, 동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대해서 각각의 고분자 구조를 확인하여 반복되는 단위인 단량체 구조를 확인하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서 상기에서 확인된 단량체의 구조 내에서 고분자를 구성하기 위해서 연결되는 양 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하였다. 본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1에 나타낸 바와 같이 동일성 평가를 하려는 고분자가 폴리에틸렌(polyethylene)인 경우, 반복되는 단량체가 화학 구조식을 통하여 (C₂H₄)_n임을 확인 할 수 있었다.

이와 같은 경우, 고분자는 단량체의 양 끝이 연결되어 반복되는 구조를 나타내는데 이와 같이 양 끝을 수소 그룹(-H)으로 치환된 구조를 하기 화학식 1과 같이 생성하였다.

[화학식 1]

이를 통해 생성된 N개의 단량체(Xi)에 대해 고분자 동일성 지수를 하기에 기술한 b)단계의 계산을 통해 진행할 수 있다.

상기 두번째 단계인 b)단계는 상기 a)단계에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 단계로,

[식 1]

[식 2]

또한, 상기 b)단계의 식 1에서 A는 0 내지 30인 실수이고, B는 -5 내지 5인 실수이고, C는 -10 내지 10인 실수이고, D는 0 내지 140인 실수인 것이 더욱 바람직하다.

상기 b)단계의 식 2에서 Surf(X_i)는 상기에서 기재한 바와 같이 생성된 고분자의 구조가 가지는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 것이다. 여러 가지 방법에 의해 다양한 정의를 통해 결정된 표면 넓이를 사용할 수 있지만 대표적인 값은 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)일 수 있다. 상기 값은 다양한 방법을 사용해 계산할 수 있지만 대표적인 방법은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.

상기 b)단계의 식 2에서 Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 갖는 부피(Volume)를 나타내는 것이다. 여러 가지 방법에 의해 다양한 정의를 통해 결정된 부피를 사용할 수 있지만 대표적인 값은 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)일 수 있다. 상기 값은 다양한 방법을 사용해 계산할 수 있지만 대표적인 방법은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.

ω(X_i)는 분배계수(Partition Coefficient), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity) 및 분자 회전 반경(Molecular Radius of Gyration)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 1종 이상의 값을 나타낸다.

상기 값은 다양한 방법을 사용해 계산할 수 있지만 대표적인 방법은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.

상기 세번째 단계인 c)단계는 b)단계에서 계산된 동일성 지수의 상관 관계를 평가하여 고분자의 동일성을 평가하는 단계로, 상기 b)단계에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor의 상관 관계 평가를 하기에 나타낸 과정을 이용해 수행하는 것을 특징으로 한다.

ⅰ) N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 계산하고, 상기 계산된 표준편차가 가장 작은 값인 최소값을 가지는 경우 제외된 N_R개의 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 때의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 것이다. 여기서, N_R은 1 내지 N-1인 자연수인 경우에 특별히 제한은 없다. 예를 들어, N_R=1인 경우에는 N개의 동일성 지수에서 1개의 값을 제외한 N-1개의 동일성 지수에 대해서 표준편차를 계산한다. 즉, 1번째 값을 제외한 경우, 2번째 값을 제외한 경우, …… , N-1번째 값을 제외한 경우, N번째 값을 제외한 경우에 대해서 표준편차를 계산해서 가장 작은 값을 가지는 경우에 제외된 1개의 고분자를 EX-SET(1)로 지정하고, 이때의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하였다.

ⅱ) 상기 ⅰ)단계를 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)을 설정된 임계값(threshold)과 비교해서 임계값(threshold)보다 작은 SD(N_R)에 대한 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하였다. 구체적으로, 상기 c)단계에서 임계값은 기준이 되는 값으로, 0보다 큰 실수인 경우 특별한 제한은 없으나, 0.0 내지 8.0의 실수인 것이 바람직하다.

즉, 미리 정해 놓은 임계값보다 표준편차의 크기가 작은 경우에 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하였다. 보다 구체적으로, 상기 임계값(threshold)은 평가하려는 대상 고분자들에 따라서 변할 수 있는 값 (flexible value)으로, 0.0 내지 8.0의 범위를 나타내고, 0에 가까운 값을 가질수록 동일한 고분자일 경향이 높아진다는 것을 나타낸다. 상기 임계값(threshold)은 N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차 값인 SD(N_R) 중 최소값 2개를 선택하여 그 평균값으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기에서 살펴본 고분자의 동일성 평가 방법을 이용한 고분자의 동일성 평가 시스템을 제공한다.

본 발명의 고분자의 동일성 평가 시스템은,

[식 1]

[식 2]

상기 계산 모듈에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 평가 모듈로, 하기 제 1 데이터 입력 모듈 및 제 2 데이터 입력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.

상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.

구체적으로, 상기 생성 모듈은 고분자의 동일성 평가를 위한 고분자의 구조를 확인하고 생성하는 모듈로, 동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대해서 각각의 고분자 구조를 확인하여 반복되는 단위인 단량체 구조를 확인하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서 상기에서 확인된 단량체의 구조 내에서 고분자를 구성하기 위해서 연결되는 양 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하였다. 본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1에 나타낸 바와 같이 동일성 평가를 하려는 고분자가 폴리에틸렌(polyethylene)인 경우, 반복되는 단량체가 화학 구조식을 통하여 (C₂H₄)_n임을 확인 할 수 있었다.

[화학식 1]

이를 통해 생성된 N개의 단량체(Xi)에 대해 고분자 동일성 지수를 하기에 기술한 계산 모듈의 계산을 통해 진행할 수 있다.

상기 두번째 모듈인 계산 모듈은 상기 생성 모듈에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 모듈로,

[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2에서 X_i는 생성 모듈에서 생성한 N개의 단량체 중 i번째 단량체를 나타내고, A는 고분자 동일성 지수인 PohoFactor의 크기를 결정하는 값으로 0이 아닌 실수이고, B는 실수이고, C는 0이 아닌 실수이고, D는 0이 아닌 실수이고, Surf(X_i)는 생성된 고분자 구조가 갖는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)이고, Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 가지는 부피(Volume)를 나타내는 값으로 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)이고, ω(X_i)는 분배계수(Partition Coefficient), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity) 및 분자 회전 반경(Molecular Radius of Gyration)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 1종 이상의 값을 나타낸다.

또한, 상기 계산 모듈의 식 1에서 A는 0 내지 30인 실수이고, B는 -5 내지 5인 실수이고, C는 -10 내지 10인 실수이고, D는 0 내지 140인 실수인 것이 더욱 바람직하다.

상기 계산 모듈의 식 2에서 Surf(X_i)는 상기에서 기재한 바와 같이 생성된 고분자의 구조가 가지는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 것이다. 여러 가지 방법에 의해 다양한 정의를 통해 결정된 표면 넓이를 사용할 수 있지만 대표적인 값은 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)일 수 있다. 상기 값은 다양한 방법을 사용해 계산할 수 있지만 대표적인 방법은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.

상기 계산 모듈의 식 2에서 Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 갖는 부피(Volume)를 나타내는 것이다. 여러 가지 방법에 의해 다양한 정의를 통해 결정된 부피를 사용할 수 있지만 대표적인 값은 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)일 수 있다. 상기 값은 다양한 방법을 사용해 계산할 수 있지만 대표적인 방법은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.

상기 세번째 단계인 평가 모듈은 계산 모듈에서 계산된 동일성 지수의 상관 관계를 평가하여 고분자의 동일성을 평가하는 모듈로, 상기 계산 모듈에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor의 상관 관계 평가를 하기에 나타낸 제 1 데이터 입력 모듈 및 제 2 데이터 입력 모듈을 이용해 수행하는 것을 특징으로 한다.

제 1 데이터 입력 모듈은 N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 계산하고, 상기 계산된 표준편차가 가장 작은 값인 최소값을 가지는 경우 제외된 N_R개의 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 때의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 것이다. 여기서, N_R은 1 내지 N-1인 자연수인 경우에 특별히 제한은 없다. 예를 들어, N_R=1인 경우에는 N개의 동일성 지수에서 1개의 값을 제외한 N-1개의 동일성 지수에 대해서 표준편차를 계산한다. 즉, 1번째 값을 제외한 경우, 2번째 값을 제외한 경우, …… , N-1번째 값을 제외한 경우, N번째 값을 제외한 경우에 대해서 표준편차를 계산해서 가장 작은 값을 가지는 경우에 제외된 1개의 고분자를 EX-SET(1)로 지정하고, 이때의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하였다.

제 2 데이터 입력 모듈은 상기 제 1 데이터 입력 모듈을 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)을 설정된 임계값(threshold)과 비교해서 임계값(threshold)보다 작은 SD(N_R)에 대한 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하였다. 구체적으로, 상기 평가 모듈에서 임계값은 기준이 되는 값으로, 0보다 큰 실수인 경우 특별한 제한은 없으나, 0.0 내지 8.0의 실수인 것이 바람직하다.

또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하고 있다.

실시예

단계 1. 동일성 평가를 위한 고분자 구조 확인 및 생성

하기에 나타낸 총 N=6개의 고분자에 대해서 동일성 평가를 수행하고자 하였다. 하기 [화학식 2]는 단량체 구조를 나타내는 것으로, R부분이 수소(hydrogen)로 치환된 단량체 구조이다.

고분자를 구성하는 반복 단위인 단량체(X_i)의 구조를 하기 [화학식 2]와 같이 확인하였고, 고분자를 구성하기 위해 연결되는 양 끝 부분인 R그룹을 확인하여 모두 수소(hydrogen)로 치환된 구조를 생성하였다.

[화학식 2]

단계 2. 동일성 지수 계산

상기 단계 1에서 생성된 6개의 고분자 단량체(X_i)에 대해 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 하기의 식 1 및 식 2를 이용하여 계산하였다.

[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2를 계산하기 위해 지정된 변수를 하기의 표 1에 나타내었다. X_i에 대해서 사용된 Surf(X_i), Vol(X_i), ω(X_i)는 다양한 방법과 프로그램을 이용해서 계산할 수 있지만 본 실시예에서는 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하였다. X_i = T1, T2, T3, T4, T5, T6에 대한 Surf(X_i)값은 각각 529.2, 635.7, 498.5, 392.0, 301.9, 480.6이고, Vol(X_i)값은 각각 336.4, 403.0, 320.7, 254.1, 193.3, 295.2이고, ω(X_i)는 각각 0.989, 0.997, 0.998, 0.996, 0.991, 0.993이다.

6개의 고분자에 대해서 계산된 PohoFactor(X_i)를 하기의 표 2에 나타내었다.

단계 3. 동일성 지수의 상관 관계를 통한 고분자 동일성 평가

N_R=2로 설정하였다.

1. N_R=1 인 경우를 계산하였다. 즉 6개의 동일성 지수에서 1개씩 빠진 경우에 대해서 동일성 지수에 대한 표준편차를 하기의 표 3에 나타내었다.

상기 [표 3]은 6개의 동일성 지수에서 1개씩 제외시켰을 경우의 표준편차를 나타내었다. 제외한 경우는 X로 나타내었고, 표준편차 계산에 포함된 경우는 O로 나타내었다. 즉, 첫번째 경우는 6개의 동일성 지수 가운데 T1이 제외(X로 표시)한 나머지 5개의 동일성 지수(O로 표시)에 대해 계산한 표준편차가 0.50이라는 것을 나타내는 것이다. 순차적으로 1개씩 제외한 나머지 5개의 동일성 지수에 대한 표준편차를 상기 [표 3]에 나타내었다.

N_R=1인 경우 가장 작은 표준편차를 가지는 경우는 T6를 제외했을 경우의 0.20가 되었다. 따라서, EX-SET(1)=T6이고 이때의 SD(1)=0.20가 되었다.

2. N_R=2인 경우를 계산하였다. 즉 6개의 동일성 지수에서 2개씩 제외한 경우에 대하여 동일성 지수에 대한 표준편차를 하기의 [표 4]에 나타내었다.

N_R=2인 경우, 가장 작은 표준편차를 가지는 경우는 아홉번째 경우인 T2와 T6를 제외했을 경우의 0.12이었다. 이 경우, EX-SET(2)={T2, T6}이고 이때의 SD(2)=0.12가 되었다.

따라서 상기 본 발명의 실시예에서 임계값(threshold)=0.15로 설정하였다. 이와 같은 경우 SD(1)은 임계값 보다 큰 값을 나타내고, SD(2)는 임계값 보다 작은 값을 나타내었다. 따라서 EX-SET(2)인 T2와 T6를 제외한 4개 고분자 [T1, T3, T4, T5]를 서로 동일한 고분자라고 판단할 수 있었다.

상기의 방법을 통해 고분자의 동일성 평가하기 위하여 각각의 대상 고분자에 대해 동일성 지수 PohoFactor(Xi)를 새롭게 정의해서 제시하였고, 동일성을 판단하려는 모든 고분자에 대한 동일성 지수 사이에 존재하는 상관 관계 평가를 통해 고분자의 동일성을 정량적 기준을 바탕으로 정확하게 판단할 수 있었다.

Claims

고분자의 동일성 평가 방법으로,
a) 동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대하여 각각의 고분자 구조에서 반복되는 단위인 단량체(X_i) 구조를 확인한 후, 확인된 단량체의 구조에서 고분자를 구성하기 위해 연결되는 양쪽 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하는 단계;
b) 상기 a)단계에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 단계; 및
[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2에서 X_i는 a)단계에서 생성한 N개의 단량체 중 i번째 단량체를 나타내고, A는 고분자 동일성 지수인 PohoFactor의 크기를 결정하는 값으로 0이 아닌 실수이고, B는 실수이고, C는 0이 아닌 실수이고, D는 0이 아닌 실수이고, Surf(X_i)는 생성된 고분자 구조가 갖는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)이고, Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 가지는 부피(Volume)를 나타내는 값으로 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)이고, ω(X_i)는 분배계수(Partition Coefficient), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity) 및 분자 회전 반경(Molecular Radius of Gyration)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 1종 이상의 값을 나타낸다.
c) 상기 b)단계에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 단계로, 하기 ⅰ) 및 ⅱ)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법.
ⅰ) N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차가 최소값을 가지는 경우에 제외된 N_R개 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 경우의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 단계; 및
N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.
ⅱ) 상기 ⅰ) 단계를 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)값을 설정된 임계값(threshold)과 비교하여 임계값 보다 작은 SD(N_R)을 갖는 경우에 대해 그 때의 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하는 단계.
상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.
청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 식 1에서 A는 0 내지 30인 실수(단, 0은 제외됨)이고, B는 -5 내지 5인 실수이고, C는 -10 내지 10인 실수(단, 0은 제외됨)이고, D는 0 내지 140인 실수(단, 0은 제외됨)인 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 식 2에서 Surf(X_i), Vol(X_i) 및 ω(X_i)는 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 임계값(threshold)은 N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차 값인 SD(N_R) 중 최소값 2개를 선택하여 그 평균값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 임계값(threshold)은 0.0 내지 8.0의 실수(단, 0은 제외됨)인 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 방법.
고분자의 동일성 평가 시스템으로,
동일성 평가를 하려고 하는 N개의 고분자(N>1)에 대하여 각각의 고분자 구조에서 반복되는 단위인 단량체(X_i) 구조를 확인한 후, 확인된 단량체의 구조에서 고분자를 구성하기 위해 연결되는 양쪽 끝 부분이 수소 그룹(-H)으로 치환된 단량체 구조를 생성하는 생성 모듈;
상기 생성 모듈에서 생성된 N개의 단량체(X_i)에 대해 하기에 나타낸 식 1 및 식 2를 이용하여 고분자 동일성 지수인 PohoFactor(X_i)를 각각 계산하는 계산 모듈; 및
[식 1]

[식 2]

상기 식 1 및 식 2에서 X_i는 a)단계에서 생성한 N개의 단량체 중 i번째 단량체를 나타내고, A는 고분자 동일성 지수인 PohoFactor의 크기를 결정하는 값으로 0이 아닌 실수이고, B는 실수이고, C는 0이 아닌 실수이고, D는 0이 아닌 실수이고, Surf(X_i)는 생성된 고분자 구조가 갖는 표면 넓이(surface area)를 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 극성 표면적(Polar surface area)이고, Vol(X_i)는 생성된 고분자의 구조가 가지는 부피(Volume)를 나타내는 값으로 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 몰부피(Molar Volume)이고, ω(X_i)는 분배계수(Partition Coefficient), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity) 및 분자 회전 반경(Molecular Radius of Gyration)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단독 또는 1종 이상의 값을 나타낸다.
상기 계산 모듈에서 계산된 N개의 동일성 지수 PohoFactor(X_i)의 상관 관계를 평가하는 평가 모듈로, 하기 제 1 데이터 입력 모듈 및 제 2 데이터 입력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템.
N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차가 최소값을 가지는 경우에 제외된 N_R개 고분자를 EX-SET(N_R)로 지정하고 이 경우의 표준편차를 SD(N_R)로 지정하는 제 1 데이터 입력 모듈; 및
N_R은 1 내지 N-1인 자연수이다.
상기 제 1 데이터 입력 모듈을 통해 계산된 N_R개의 SD(N_R)값을 설정된 임계값(threshold)과 비교하여 임계값 보다 작은 SD(N_R)을 갖는 경우에 대해 그 때의 EX-SET(N_R)을 제외한 나머지 고분자를 동일한 고분자로 판단하는 제 2 데이터 입력 모듈.
상기 임계값(threshold)은 0보다 큰 실수이다.
청구항 6에 있어서, 상기 계산 모듈의 식 1에서 A는 0 내지 30인 실수(단, 0은 제외됨)이고, B는 -5 내지 5인 실수이고, C는 -10 내지 10인 실수(단, 0은 제외됨)이고, D는 0 내지 140인 실수(단, 0은 제외됨)인 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 계산 모듈의 식 2에서 Surf(X_i), Vol(X_i) 및 ω(X_i)는 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 임계값(threshold)은 N개의 동일성 지수 값에서 N_R개씩 순차적으로 제외한 N-N_R개의 동일성 지수에 대해 표준편차를 각각 계산한 후, 계산된 표준편차 값인 SD(N_R) 중 최소값 2개를 선택하여 그 평균값으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 임계값(threshold)은 0.0 내지 8.0의 실수(단, 0은 제외됨)인 것을 특징으로 하는, 고분자의 동일성 평가 시스템.