고온에서도 타지 않는 거미줄 단백질 원리 규명
“천연 고분자 물질을 통해 학계와 산업계 발전에 이바지할 터”
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지난 5월 인하대 고분자공학과 진형준 교수팀는 천연 단백질을 이용한 탄소 소재를 만드는 연구에 성공했다고 밝혔다. 연구 결과는 자연과학 분야 최고의 권위지인 네이처의 자연과학 분야 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 5월호에 게재됐을 만큼 국내외 학계의 주목을 받았다. 이번 연구 결과는 앞으로 학문적 성과뿐만 아니라 산업적으로도 그 파급효과가 매우 클 것으로 예상된다.
천연 단백질 기반의 탄소 소재 개발
무더위가 성큼 다가온 2015년 6월의 어느 날, 진형준 교수를 만나기 위해 인하대학교로 향했다. 때 이른 더위에 캠퍼스를 거니는 학생 대부분이 연신 부채질에 바쁘지만 고분자공학과 연구실에서는 이에 아랑곳하지 않고 연구 활동에 매진 중이었다. 연구에 방해되지 않고자 잠시 문 앞에 머물고서야 뒤늦은 기자의 인기척을 느낀 진 교수가 반갑게 인사를 건넸다. 학계의 이목을 한몸에 받는 우수 연구자임에도 그는 어떠한 권위의식도 보이지 않으며 여전히 제자들 사이에서 열띤 설전과 연구를 반복하고 있었다.
진형준 교수는 실크단백질과 셀룰로스 같은 천연 고분자들을 이용해 여러 가지 나노 구조체를 제조하고 이를 2차 전지, 복합재료, 조직 공학, 그리고 전자기기 등의 다양한 응용분야에 적용 시키는 연구를 진행해왔다. 특히 천연 소재를 이용해 기존 소재를 대체하는 연구는 환경 문제에 대한 관심이 높아지고 있는 오늘날 산업계와 학계의 중요 관심사 중 하나이기에 그는 관련 연구에 매진하게 되었다. 진 교수는 “거미나 누에 등의 절지동물에 의해 생산되는 실크 섬유는 오래전부터 뛰어난 촉감과 광택으로 고급 섬유 산업에 이용됐으며, 특히 강철보다 강한 물성을 지닌 거미 실크의 경우 꿈의 섬유 소재로 많은 관심을 받고 있습니다.”며 “그러나 아직도 정확한 합성 및 방사 원리에 대하여 밝혀지지 않았고 재생 과정에서 발생하는 급격한 물성 저하로 인해 실질적인 응용에도 많은 어려움이 있습니다. 이를 해결하기 위해 미국 유학 시절부터 지금에 이르기까지 실크에 대한 연구를 지속해서 수행하고 있습니다”고 밝혔다.
네이처 커뮤니케이션스 5월호에 연구 논문 게재
최근 진 교수는 탄소 물질 제조에 사용되는 기존의 고분자들과는 다르게 천연 단백질은 독특한 2차 구조를 기반으로 탄소화 거동이 진행되며, 이를 이용하면 다양한 형태의 탄소 물질을 쉽게 디자인할 수 있다는 연구 논문을 발표했다. 또한 그는 이러한 천연 단백질 기반의 탄소소재를 탄소 섬유, 배터리용 음극재, 그리고 전자 섬유 등의 실제 응용 분야에 적용하기 위한 연구를 진행하고 있으며, 생체적합성이 우수한 실크 단백질의 특성을 살려 최근 많은 관심을 받는 생체 이식형 전자기기로 활용 가능성에 대한 연구 또한 진행 중이다.
탄소 섬유는 미래의 철강 산업을 위협할 만한 강력한 대체재 중 하나로 손꼽힌다. 자동차 와 항공기용 복합소재, 발전기 구조재, 토목 및 건설용 보강재, 전기·전자재료와 레저 용품 등에 이르기까지 2020년 기준으로 글로벌 시장규모가 7만 톤 이상으로 예상되며 이는 수십조 원의 가치에 이른다. 그렇기에 삼성, 효성과 같은 국내 대기업들도 앞다투어 탄소 섬유 시장에 진출하고 있다. 이처럼 천연 단백질 기반의 탄소 소재 제조에 대한 원천기술은 향후 복합 소재를 비롯한 에너지, 반도체 소재 분야 등 산업계 전반에 큰 영향을 줄 것으로 기대되기에, 진형준 교수팀의 이번 천연 단백질을 이용한 탄소 소재 개발은 네이처 커뮤니케이션스 5월호에 등재되며 그 노고를 인정받았다.
국내 최초로 설립된 인하대 고분자공학과
진형준 교수가 소속된 인하대 고분자공학과는 그동안 수많은 고분자 엔지니어를 배출하여 세계 4대 고분자 생산국인 우리나라의 고분자 산업발전에 필요한 인력을 양성, 공급해왔다. 특히 최근 정보통신 및 전자산업, 석유화학산업, 자동차산업, 건설 산업 및 의료산업에 고분자 분야를 전공한 전문 인력에 대한 수요가 날로 급증하는 시대적 요구에 발맞춰 지속적인 교육 수월성 확보를 통해 공과대학 소속 전공 중 취업률 1위를 차지했다. 또한 태국 Chulalongkorn 대학과 중국 사천대학, 일본의 니가타대학과 학생교류 및 공동연구를 통하여 국제화 모색 중이다. 진 교수는 “본교 고분자공학과는 국내 고분자 관련 학과 중 가장 오랜 역사를 갖고 있으며, 고분자신소재 기반 나노기술을 이용한 IT/BT/NT/ET 등 신기술에 대한 포괄적인 교육을 통하여 신기술 도래에 따른 새로운 패러다임을 구축하고 있고, 우수하고 전문화된 연구 인력의 배출을 통하여 연구 인프라를 확충시켜 나가고 있습니다”고 밝혔다.
연구는 개인을 위해서만 진행되는 것이 아니다. 아무리 성공적인 연구라도 이를 잘 정리하고 많은 사람이 잘 이해할 수 있도록 보고하는 것이 중요하다. 따라서 진형준 교수는 연구의 내용을 단순하고 쉽게 설명할 수 있는 논리적 사고가 가장 필요하다고 자신만의 연구철학을 강조한다. 더불어 지금까지 그의 모든 연구 성과는 불철주야 노력해온 팀원들의 공동 성과물이라며 진 교수와 함께 연구 활동을 해온 모든 이들에게 공을 돌렸다. 창의적 연구를 통해 국내 산업 발전에 기여할 수 있는 연구자가 되고 싶다는 인하대학교 고분자공학과 진형준 교수. 그가 있기에 대한민국 천연 고분자 산업의 미래는 밝다.
