성균관대학교 신소재공학부 나노전자물성연구실 김상우 교수
성균관대학교 신소재공학부 나노전자물성연구실 김상우 교수
  • 임성희 기자
  • 승인 2015.12.07 15:20
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[한국의 인물 우수연구자 부문] 성균관대학교 신소재공학부 나노전자물성연구실 김상우 교수
[이슈메이커=임성희 기자]

성균관대학교 신소재공학부 나노전자물성연구실 김상우 교수


 차세대 에너지하베스팅 연구로 대한민국 과학기술 위상 높인다
“2015 국가연구개발 우수성과 후속연구 최우수성과 선정”

에너지하베스팅(Harvesting)은 우리 주변에 존재하는 빛, 열, 기계, 자기, 화학, 바이오 등과 같이 일상생활 속에서 버려지는 에너지원을 전기적 에너지로 변환하는 연구다. 우리나라 에너지하베스팅 연구를 선도하고 있는 성균관대 김상우 교수는 “에너지원이 동시에 발생하는 경우 에너지 변환 메커니즘에 대해 연구하고 기존에 보고되지 않은 상호보완적 특성을 가지는 에너지 발전 소자를 개발하고자 합니다”라며 “에너지하베스팅 분야에서 세계 Top Leading 그룹을 만드는 것이 저의 작은 소망입니다”라고 그의 에너지하베스팅 연구를 자신 있게 소개했다.


“열정 넘치는 제자들 만난 것도 복(福)”
김상우 교수는 “대한민국에서 많은 훌륭한 연구자분들의 눈부신 성과가 많이 있는데 저희 연구가 그중에 최우수성과로 뽑혔다는 게 아직도 믿겨지지 않습니다. 밤낮으로 실험에 매진하고 누구보다도 열심히 따라오고 도와주는 우리 연구실 학생들에게 고맙다는 말을 전해주고 싶습니다. 이렇게 열정 넘치고 우수한 학생들을 만나는 것도 제 복이 아닌가 싶네요”라며 2015 국가연구개발 우수성과 후속연구 최우수성과에 선정된 소감을 밝혔다. 성균관대에 부임한 것도 그의 복이라면 복일까? 자신의 모교에서 지식적인 가르침뿐만 아니라 선배로서 갖고 있는 경험을 바탕으로 후배들을 지도해 인재를 배출하고 성균관대학교가 더욱 발전하는데 일조하고 싶다고 말하는 그에게서 학교와 제자, 연구를 향한 무한한 애정이 느껴졌다.


압전/강유전/광전 특성 하이브리드 기반 차세대 에너지하베스터 개발
2013년도에 ‘압전/강유전/광전 특성 하이브리드 기반 차세대 에너지 하베스터 개발’로 국가연구개발 우수성과 100선 선정, 2014년도 한국연구재단 선정 기초연구 우수성과 50선 및 2014년 국가연구개발 우수성과 미래창조과학부장관상 수상 등 관련분야를 선도하고 있는 김상우 교수는 최근 획기적인 연구 성과를 내놓으며 많은 주목을 받고 있다. 대부분 전극으로만 이용되던 그래핀을 세계최초로 마찰전기 에너지 발전 소자에서의 액티브 물질로 이용해 에너지 분야 응용 가능성을 새롭게 제시하고 구동 메커니즘을 규명했다. 또한 다공성 스펀지 구조의 PDMS 박막을 이용해 습도에 안정한 고출력 마찰전기 에너지 발전 소자 개발에도 성공하며 세계적인 저명 저널에 다수의 논문을 발표했으며, 강유전 소재를 이용한 고효율 에너지 하베스터 개발에 관한 연구를 진행해 관련 특허를 국내 대기업에 ‘기술이전’ 하는 등의 진일보된 성과를 보였다. 김 교수는 “최근에는 2차원 물질을 이용한 압전 에너지하베스팅 연구도 활발히 진행 중입니다. 또한 압전 에너지에만 국한되지 않고 이들을 이용한 마찰전기 에너지하베스팅도 연구 중에 있습니다”라고 소개했다. 현재 김 교수는 40대 초반의 이른 나이지만 세계적 명성의 과학저널 출판사들인 Elsevier사 및 Wiley가 출판하는 에너지 분야 세계적 저명 저널인 ‘Nano Energy’의 부편집장(Associate Editor, 2014년 인용지수 10.3) 및 전자소재 분야 세계적 저명 저널인 ‘Advanced Electronic Materials’의 실행자문위원(Executive Advisory Board)직을 수행하고 있는 등 차세대 에너지 하베스팅 분야에서 세계적인 리더로서 인정받고 있다. 이런 성과가 있기까지 김 교수가 순탄한 길만 걸어온 건 아니다. 그는 “처음 연구실을 꾸밀 때 텅 빈 연구실과 공허한 마음뿐이었고, 연구를 충분히 할 시간과 지원조차 제약이 있었습니다. 하지만 이 모든 것은 저와 함께 해준 제자들이 있었기 때문에 극복할 수 있었고 지금의 성과까지 올 수 있었습니다”라고 그의 제자들에게 다시 한 번 감사를 전했다.


“에너지 하베스팅, 미래를 여는 기술 될 것”
김상우 교수의 연구 성과는 앞으로 스마트 워치, 스마트 글래스 등 웨어러블 디바이스의 보조 에너지원뿐 만 아니라 wireless sensor network의 자가발전 구동이 가능하도록 에너지원으로 사용할 수 있는 사용자발전(UCP : User Created Power) 시스템과 같은 새로운 에너지 시장 형성에 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 또한 사물인터넷(Internet of Things: IoT)의 에너지 전력원으로써 무선충전 개념을 뛰어넘어 더욱더 큰 시장을 개척할 수 있는 기술로 많은 주목을 받고 있다. 더 나아가 향후 미래 헬스케어 응용을 위한 생체 이식형 디바이스에 필요한 자가구동 전력원 및 전기차 등의  Electric Vehicle 배터리 성능을 획기적으로 높일 수 있는 자가발전·충전 배터리 등의 응용에 있어서도 큰 가능성을 보여주고 있는 연구분야이다. 김 교수는 “서로 상이한 에너지 변화 메커니즘을 갖는 소자의 융복합을 통해 융복합 소자에서의 상호관계를 규명함으로써 에너지 분야에서의 비약적인 도약을 이끌 수 있을 것이며, 이를 통해 국가 과학 기술 위상을 높일 수 있을 것입니다”라고 강조하며 “게다가 이러한 융합 연구는 에너지 하베스팅 시스템뿐 만 아니라 차세대 전자소자, 광소자, 바이오·헬스케어 소자 등과 결합하여 지속적으로 자가구동이 가능한 다양한 소자를 구현함으로써 미래형 전자소자 개발에서의 획기적인 기술 도약이 가능 할 것입니다”라고 덧붙여 설명했다.

▲김상우 교수는 제자들에게 항상 기본을 강조하며 좋은 연구자로 성장할 수 있도록 도와주고 있다. 세계 에너지하베스팅 분야를 선도하는 연구와 더불어 이를 주도할 인력양성이라는 두 마리 토끼를 잡고 있는 김상우 교수를 응원해본다.

 “제자들에게 기본강조, 우리의 삶 윤택하게 만드는 연구자 되고파”
제자들에게 항상 기본을 강조한다는 김 교수는 “배경지식 없이 연구를 한다는 것은 모래위에 집을 짓는 사상누각과 같습니다. 최소한 자신이 연구하는 소재의 특성과 그로부터 나타나는 현상을 잘 파악해야 이를 이용한 다양한 어플리케이션이 나올 수 있습니다”라며 제자들이 기본을 갖춘 연구자로 성장하고픈 마음을 전했다. 또한 그는 “저는 제 연구가 연구를 위한 연구가 아닌 사람들의 삶의 질을 한 단계 높일 수 있는 연구가 됐으면 좋겠습니다. 연구는 호기심에서 시작되지만 그 결과는 인간의 삶에 큰 영향을 미치게 됩니다. 때로는 연구의 결과물이 인간의 삶을 위협하는 결과로 이어지기도 합니다. 그렇기 때문에 과학기술인의 사회적 책임이 요구되는 것입니다. 저 또한 한 사람의 연구자로서 책임감을 갖고 우리의 삶을 더욱 윤택하게 만들어줄 연구를 하고 싶습니다”라며 본인만의 연구소신도 덧붙였다.
  인터뷰를 끝마치며 김상우 교수는 “저희 연구실에서 수고하고 있는 학생들에게 항상 고맙습니다. 또한 함께 공동 연구를 했던 다른 교수님들과 연구자분들께도 감사의 말씀을 드리고 싶습니다. 마지막으로 저희 가족에게 감사합니다. 이공계 교수라는 직업의 특성상 바쁘게 지낼 수밖에 없는데 항상 이해해주고 제가 힘들 때 힘이 되고 위로가 되는 가족들이 있어 감사합니다”라며 현재의 그를 있게 해준 주변사람들에게 감사의 말을 전했다. 에너지 걱정 없는 인류의 미래를 책임질 그의 에너지하베스팅 연구를 기대해본다. 


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