박희정 대전대학교 신소재공학과 교수 - 확신 갖고 지속해온 연구로 4차 산업혁명의 중심에 서다
박희정 대전대학교 신소재공학과 교수 - 확신 갖고 지속해온 연구로 4차 산업혁명의 중심에 서다
  • 김윤혜
  • 승인 2017.08.17 10:39
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구부리고, 접고, 말고, 펴는 플렉서블(flexible) 웨어러블 기술은 미래 전자기기의 메가 트렌드로 자리 잡았다. 이러한 ‘미래 기기’의 핵심에 ‘센서’가 있다. 4차 산업혁명 시대로 나아감에 따라 휴대가 용이하고 인체 및 환경의 변화를 실시간 감지할 수 있는 센서의 수요가 증대될 것이 자명하다. 최근 고감도 스마트 웨어러블 화학센서 개발에 성공한 박희정 교수는 센서, 연료전지, 배터리, 등을 아우르는 아이오닉스 분야의 권위자로 손꼽힌다.

박희정 교수

고감도 웨어러블 화학센서 개발 성공

4차 산업혁명과 함께 주목받는 ‘센서’ 분야 중에서도 박희정 교수가 관심을 두고 있는 것은 CO, NOx, VOC 등 유해가스 검출용으로 활용되고 있는 화학센서 분야다. 최근 이슈가 되고 있는 안전 및 환경, 건강이라는 영역에서 높은 활용도가 기대되는 까닭이다. 세계적으로도 화학센서에 대한 높은 관심도가 감지된다. 호흡을 통해 인체의 상태를 진단할 수 있는 날숨센서 등 다양한 기능의 화학센서들이 세계 각지에서 개발되고 있다.

박 교수는 극미량의 이산화질소(NO2) 가스를 실시간으로 분석할 수 있는 고감도 웨어러블 화학센서를 개발했다. 해당 연구결과는 신소재 응용분야의 세계적 학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)에 표지논문(2017년 4월호)으로 게재된 바 있다.

‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀(graphene)으로 대변되는 2차원 층상구조 소재는 유연함이 특징이다. 3차원에서는 찾아보기 힘든 독특한 물성은 다양한 활용성을 가늠케 한다. 박 교수는 2차원 층상구조 소재기술을 보유하는 동시에 고전도성과 촉매로서의 우수한 성능을 갖춘 소재를 탐색, 적용하며 극미량의 유해가스를 검출할 수 있는 고감도 센서 개발에 성공했다고 설명했다.

이 센서에 활용된 소재인 루테늄산화물 나노시트는 넓은 비표면적을 갖고 있어 유해 가스분자와 반응할 수 있는 면적이 넓어 유해가스에 높은 민감도를 띈다. 또한 금속산화물, 금속수산화물, 금속칼코겐화물 나노시트는 탄소로만 이루어져있는 그래핀과 달리 화학적 조성을 조절함으로써 부도체부터 도체에 이르기까지 다양한 물성을 갖는 전기전자재료로 응용이 가능한 것이 장점이다. 금번에 개발된 소재는 향후 웨어러블 센서에서 나아가 연료전지 전극, 이차전지 전극 등 전기화학 디바이스 분야에서 디스플레이, 기능성 나노소재, 헬스바이오, 화장품 등 다양한 영역으로의 확장에 기대를 모으고 있다.

해당 연구 성과를 얻기까지 박 교수가 탐색한 소재만 1만여 개에 달한다. 그는 전 세계 누구보다 많은 데이터베이스를 확보하고 있을 것이라 자부했다. 이 중 촉매기능이나 전기적 성질을 갖고 있는 소재들을 분류하고, 소재 간 합성을 통해 신소재를 개발하는 것 역시 그의 연구 분야 중 하나다. 이러한 소재들은 디스플레이, 반도체, 헬스바이오 등 다양한 분야에 응용할 수 있다. 박 교수는 아이오닉스로 대표되는 센서 및 연료전지, 배터리 등에의 활용 가능성을 찾는데도 무게를 싣는 모습이다.

 

신재생에너지 중심에 설 ‘아이오닉스’ 전문가

박희정 교수는 지난달 세계 3대 인명사전 중 하나인 ‘마르퀴즈 후즈후 인 더 월드’ 2017년판에 등재되는 영예를 안기도 했다. 그간 Advanced Materials, Angewandte Chemie International Ed., Chemistry of Materials, J. Power Sources 등 국제저명학술지에 이온전도성 무기소재 분야 논문을 발표하고, 이와 관련한 40여 건의 특허를 출원한 공로를 인정받은 것이다. 그는 이밖에도 저서 <Advanced cathodes for solid oxide fuel cells>를 출간하고 관련 논문을 출판하는 등 쉼 없는 연구를 이어왔다.

‘반도체 사회’를 살아가고 있는 현재, 많은 사람들에게 전기는 곧 전자의 움직임을 뜻한다. 박 교수는 여기에 전자가 아닌 ‘이온’이라는 개념을 제시했다. 이를 아우르는 분야가 ‘아이오닉스’이며, 연료전지와 센서, 배터리가 이에 속한다. 아이오닉스는 세계적으로 에너지 문제가 큰 이슈가 되며 관심이 쏠리고 있는 분야다. 그는 “아이오닉스의 태동기에 들어선 만큼 다양한 연구와 지원을 통해 활성화되었으면 한다”라는 바람을 전했다. 이는 최근 정부가 관심을 갖고 추진하고 있는 신재생에너지 정책과도 부합한다. 정부는 최근 탈원전과 함께 화석연료를 점차 줄여 연료전지 및 센서, 배터리 등의 신재생에너지로 대체한다는 로드맵을 그린 바 있다. 박 교수는 이는 시대적 조류와도 맥을 함께하는 결정이라며, 여기에 관심을 갖는 사람들이 늘어나고 연구가 활성화된다면 세계시장에서 우리나라가 주도적인 역할을 수행할 수 있을 것이라 긍정적으로 예측했다.

세상이 일렉트로닉스에 열광할 때 묵묵히 아이오닉스의 길을 걸어온 그는 계속해서 도전하는 연구자였다. 아직 산업적으로 활성화되지 않은 분야인 만큼 후배 연구자들 역시 도전하는 마음으로 분야 연구에 뛰어들어야 한다고 했다. 기술산업화를 통해 관련 분야를 키우고, 후배들이 나아갈 길을 제시하는 롤모델이 되겠다는 포부와 함께 박 교수는 아이오닉스의 선도주자로서 기술 상용화까지 내다보고 있었다. 선구자로서 분야의 포문을 열고, 자신이 개발한 기술이 사람들의 생활 속에 뿌리내리기까지 도전을 거듭하고 있는 박 교수가 미래 신재생에너지 시장의 중심에 우뚝 설 날을 기대해본다.


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