김영독 성균관대학교 화학과 교수 - 융합기술 연구 펼칠 클러스터 화학전문가
김영독 성균관대학교 화학과 교수 - 융합기술 연구 펼칠 클러스터 화학전문가
  • 김윤혜
  • 승인 2015.09.07 17:26
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클러스터(Cluster)란 지름 1~3nm의 나노입자로, 복수의 원자로 이뤄진 집합체다. 클러스터의 성질은 원자 개수에 따라 크게 변하며, 특정 사이즈에서 보이는 유용한 성질이 화학센서, 촉매 등 다양한 쓰임으로 주목받고 있다. 미래 고부가가치 소재사업으로 세계시장에서 급부상중인 클러스터물리화학 분야에서, 유망한 연구 활동을 펼치고 있는 김영독 교수를 만나 이야기를 들어봤다. 
 
| 성균관대학교 김영독 교수
표면 및 계면화학 분야 잇따른 유망기술 개발
지난 7월 국내연구진이 금의 원자 개수를 정확히 조절해 특정 빛을 내도록 하는 기술개발에 성공했다. 38개로 이루어진 클러스터를 삽입한 후 특정 파장에서 빛을 내 금의 입자가 태양과 같이 발광하는 특성을 얻은 것이다. 해당 기술을 유기태양전지에 적용해 기존 대비 20%의 효율 증가가 나타났다. 김영독 교수는 그동안 그가 해왔던 연구 분야의 결과들로부터 영감을 얻어 이 연구를 시작했다고 전했다. 원자의 개수에 따라 다른 성질이 나타나는 클러스터의 개념을 유기태양전지에 접목한 것이다. 해당 연구 성과는 에너지 재료분야의 최고 권위 학술지인 어드밴스트 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials) 온라인판 표지 논문으로 선정되기도 했다.
  김 교수가 독일 베를린 Fritz-Haber 연구소에서 표면 및 계면화학을 전공하며 박사과정으로 일하던 당시, 연구 소장이었던 G. Ertl는 2007년 노벨화학상의 수상자이기도 했다. 이는 30년간 화학 연구의 계속적인 성장의 결과로 볼 수 있는 사례이며, 현재 성균관대학교에서 진행 중인 표면 물리화학적 기초연구는 김 교수의 독일 연구원시절 전공배경을 토대로 이어지고 있다.
  그는 시료 표면의 화학 조성 및 산화 상태를 측정하는 데 있어 매우 강력한 도구인 엑스선 광전자 분광법 (X-ray Photoelectron Spectroscopy/XPS)에 관련해, 개질 된 물질의 표면을 XPS를 통해 분석, 개질 된 표면이 갖는 물리적, 화학적 특성을 해석 및 연구한다. 엑스선 광전자 분광법은 다양한 물질 표면분석에 유용하며, 특히 유기태양전지 성능저하의 원인인 내부 유기물 층 분해의 이해를 위한 연구에 활발히 사용된다. 김 교수는 연구원 시절 기초화학 연구에 몰두했고, 이후 국내에서 그것에 바탕을 둔 응용기술 개발에 적극 나서기도 했다. 표면 및 계면화학 응용인 초발수(Superhydrophobicity, 이중표면 구조에서 150도 이상의 물 접촉각을 가지는 표면성질) 표면 제조기술은 자가 세정 원리로써 환경부 연구 사업으로 산업체에 기술이전을 완료했다. 이 성과와 더불어 김 교수는 현재 기체를 투과하고 수용액은 튕겨내는 박막 연구개발, 인체에 무해하고 값이 싼 광촉매인 TiO2로 표면을 만들어 선택적으로 오염물질을 흡착하거나 제거하는 대기 및 수질오염 정화 촉매 개발 연구도 진행 중이다. 이어 저탄소녹색성장을 위한 이산화탄소 재자원화의 실현 필요성을 느낀 김 교수는 이산화탄소-메탄 개질반응연구, 역수성 가스 변화 반응연구로 낮은 온도에서 무해한 물질로의 전환 기술을 개발해 실용화를 앞두고 있다. 
 
기초 물리화학 응용산업간 융합 발전 선도할 것 
김영독 교수에게는 독일에서 돌아오면서부터 생각해왔던 명확한 교육적 계획이 있다. “국제적 감각을 키우는 것은 학생들에게 매우 중요한 부분이 될 것입니다. 융합적인 학문의 특성을 파악하고 최대한 제약에서 벗어나 많은 것을 접해보기를 바랍니다”라고 강조한 그는 경험을 바탕으로 학생들에게 더 넓은 시각과 배움을 주기 위해 지원을 아끼지 않는다. 독일에서의 박사생활에서 부터 본격적인 연구 논문 발표까지 다양한 세계인들과의 정보공유와 커뮤니케이션에 관심을 갖고 앞으로 학생들이 더욱 활발한 교류와 경험을 쌓을 수 있도록 힘쓸 것이라고 전했다.
  기초화학 학문에 오랜 시간 전념해온 김 교수는 국내외에서 기초학문과 응용산업에 연관된 일을 연달아 진행하며, 보다 폭넓은 시각을 갖게 됐다. “기초 학문 학자에서 산업체와 기술 개발 지원까지 일련의 화학 분야 연구를 아우를 수 있는 ‘브릿지’ 역할을 하고자 함이 저의 원대한 목표이자 꿈입니다. 원리를 규명하고 그 원리를 기술에 적용해 세상에 도움이 되는 기술로 상용화하는 일은 중요하고 의미도 깊습니다”라고 말하는 그에게서 전문가적 소신과 경험으로 쌓은 굳건한 자신감이 엿보였다. 
  그는 최근 급격한 양적 증가와 발전을 이룩한 국내 과학계에서 연구자들에 대한 평가 기준이 다소 정량화되어 있는 것이, 기초과학에서 이어지는 응용과학산업의 발전에 지속적인 영향을 미친다고 강조했다. 또한 분야의 질적인 발전을 위해 기초연구의 중요성에 대한 관계자들의 인식확립과, 학생들의 관심 분야에 대한 고민과 적절한 선택을 할 것을 덧붙였다. 
  앞으로 많은 산업체들과의 지속적인 연구개발로 응용기술을 출시하고, 국제적인 감각의 전공 연구자들을 배출해 낼 김영독 교수의 활약에 주목해본다.
 

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