전기화학적 압축기, 가전제품 혁명 가져올 것
전기화학적 압축기, 가전제품 혁명 가져올 것
  • 임성희 기자
  • 승인 2022.12.30 11:17
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전기화학적 압축기, 가전제품 혁명 가져올 것

김동규 중앙대 기계공학부 교수 / 전기화학에너지 시스템 연구실 (사진=임성희 기자)
김동규 중앙대 기계공학부 교수 / 전기화학에너지 시스템 연구실 (사진=임성희 기자)

 

기계공학과 최첨단 기술 융합으로 세상에 없던 ‘기계’ 탄생
높은 산업적 파급력과 높은 취업률까지 

(사진출처=프리픽)
(사진출처=프리픽)

 

기계, 동력을 써서 움직이거나 일을 하는 장치를 말한다. 동력은 에너지원이며, 에너지원의 종류는 다를 수 있지만, 기계는 똑같은 일을 반복한다. 18세기 산업혁명과 같이 확산된 기계의 운명이 21세기 4차 산업혁명을 맞으며 쇠락의 기로에 섰지만, 이는 전화위복이 됐다. 최첨단 기술이라는 새로운 옷을 입으며 다시 한번 혁명의 선봉장이 된 것이다. 전통적인 기계공학적 압축기에 전기화학적 기술을 도입하며, 압축기의 새로운 변신을 이끌어낸 중앙대 김동규 교수를 만나봤다.

(사진출처=프리픽)
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‘기계’의 쇠퇴가 아닌 ‘기계’의 부흥을 이끌다
서울대학교 기계공학과 학부 및 대학원 졸업 후 독일 KIST-EUROPE 연구소에서 박사후과정으로 바나듐 흐름 전지 등 친환경 기술에 관한 연구를 수행했다는 김동규 교수는 2017년 중앙대학교 기계공학과에 부임하였다. 국내에는 연구자가 희소했던 바나듐 배터리 연구로 교수가 될 수 있었지만, 교수로서 연구와 함께 교육을 생각하지 않을 수 없었던 그는 학생들을 위해 큰 결단을 내린다. “제가 잘할 수 있는 연구가 있지만, 학생들의 교육과 진로를 생각하면, 현재 필요한 기술을 가르치는 것이 우선이라고 생각했습니다. 그래서 트렌디하면서 현실적인 연구주제로 찾은 것이 수소, 배터리, 히트펌프(압축기)입니다” 부임 초기 연구컨셉에 대해 깊은 고민을 했다는 김동규 교수는 기계공학의 색깔을 유지하면서도 최첨단 기술을 유연하게 받아들일 수 있는 ‘압축기’에 주목했다. 그는 기계공학에 전기화학공학을 접목하며, 전기화학적 압축기라는 새로운 기계시스템의 서막을 여는 데 동참했다. 한국기계연구원과 공동연구로 전기화학적 수소압축기를 개발해 도심형 수소충전소 설치의 가능성을 열었고, 대한설비공학회 2022 동계학술발표대회에서 ‘전기화학적 압축기를 이용한 히트펌프 시스템의 성능해석’ 주제로 신진공학자상을 수상하기도 했다. “전기화학 장치를 기존 기계시스템에 응용하는 게 재미있더라고요, 4차 산업혁명으로 기계의 쇠퇴를 이야기하는데, 이런 흐름으로 가면, 기계를 다시 부흥시킬 수 있겠다는 생각이 들었습니다” 연구 일생 유일하게 받을 수 있는 신인상 수상에 대해 그는 “이 상을 받게 된 것은 저만이 연구를 잘했다기보다는 많은 동료의 도움이 있었기에 가능한 것이었습니다. 앞으로도 위로는 학계의 발전을 위해 이바지할 것이며, 아래로는 함께 연구하는 학생들의 미래를 위해 최선을 다하겠습니다”라고 소감을 밝혔다.

온실가스 제로인 자연 냉매 사용하는 냉장고, 에어컨 기대
산업통상자원부 알키미스트 프로젝트에 참여하며 전기화학적 암모니아 압축기를 개발하는 연구를 수행하던 중, 아이디어를 얻은 김동규 교수는 ‘전기화학적 압축기를 이용한 고효율 자연 냉매 히트펌프 시스템 개발’과제에 선정됐다. 전기화학 시스템을 기계적 압축기에 적용하면, 기존 기계적 압축기의 단점인 소음과 내구성 등의 문제를 해결할 수 있을뿐더러, 현재 지구온난화의 주범으로 손꼽히는 냉매를 물, 공기, 이산화탄소 등 자연 냉매로 대체할 수 있는 기술개발도 기대된다. 지구온난화지수(GWP)가 0에 근접하는 냉매를 요구하는 산업 무역 규제가 지속적으로 강화되고 있는 가운데, 그의 연구에 관심이 몰리는 건 사실이다. “자연 냉매의 상용화를 앞당길 수도 있고, 어쩌면 수소를 냉매로 사용하는 가능성에 대한 고찰을 수행할 수도 있을 것 같습니다” 그는 만약 전기화학적 압축기가 개발돼 상용화까지 간다면, 히트펌프 시스템 시장에 큰 변화를 가져올 수 있을 것이라 내다봤다. 일단 가전제품을 예로 들면, 히트펌프 시스템이 사용되는 대표적인 가전제품들이 냉장고, 에어컨, 의류 관리기 등으로 현대 우리의 삶과 떼려야 뗄 수 없는 생활필수품들이다. 소음은 줄이고 내구성은 높이며, 친환경이기까지 한 가전제품의 탄생을 혁명이라 말할 수 있는 건, 현대인의 삶의 질과 밀접하기 때문이다. 탄소 중립시대, 수출에도 큰 장점이 있어 글로벌 가전제품 경쟁에 큰 힘을 보탤 수 있다. 
  김동규 교수는 그의 1호 박사 제자와 함께 2022년 8월 8일 QSLAB을 창업해 전기화학적 히트펌프 시스템 기술을 상용화하기 시작했다. 시제품까지 선보여, 기술이전을 통한 제품생산과 대량생산 등 앞으로 행보가 기대된다.

김동규 교수는 자신의 연구그룹을 높은 산업적 파급력과 높은 취업률이라는 브랜드를 갖춘 연구그룹으로 성장시키고픈 바람을 전했다.(사진=임성희 기자)
김동규 교수는 자신의 연구그룹을 높은 산업적 파급력과 높은 취업률이라는 브랜드를 갖춘 연구그룹으로 성장시키고픈 바람을 전했다.(사진=임성희 기자)

“언제, 어디서든 제자들을 응원하는 스승 되고 싶어”
인터뷰하면서 김동규 교수가 제일 많이 언급한 단어가 ‘학생’이다. 그는 교수와 학생 간의 상호작용에 큰 비중을 두는 것 같았다. ‘학생이 잘되지 못하면 교수로서 무슨 낙이 있을까요?’라는 말로 들렸다. “학생들의 주요 관심사는 어떻게 하면 가장 ‘효율적으로 더 좋은’ 직업을 갖는지 하는 것입니다. 이를 위해서 필요한 스펙 및 전략에 대한 상의를 많이 합니다. 하지만 이럴 때마다 제가 하는 말은 ‘진정으로 좋아하는 것을 하라’는 것입니다. 시행착오가 본인의 선택을 확실하게 만들어 줄 것이며, 효율적이고 더 좋은 것은 없으며, 그냥 본인의 선택만이 있을 뿐이라는 말을 합니다”라며 그는 “대학원 졸업 후 원하는 곳에 진학할 수 있도록 지도하고, 취업 후에도 제가 있을 수 있는 곳에서 항상 함께하며 응원할 것입니다. 이 모든 것을 위해서 필요한 것은 ‘사람’입니다. ‘우리’가 있기에 노력할 수 있으며 ‘우리’가 있기에 행복할 수 있다고 믿습니다. 저의 연구철학은 사람을 위한 연구입니다”라고 밝혔다. 그는 연구그룹의 브랜드화를 강조했는데, 그가 이야기하는 브랜드화는 연구성과뿐만 아니라 어미와 자식 같은 혈연의 느낌을 준다. 누구도 넘볼 수 없는 수준을 갖춘 연구그룹이라는 난공불락의 요새에서 세상의 기술을 선도할 수 있는 훌륭한 인재들이 탄생하길 기원한다.
 

[이슈메이커=임성희 기자] 


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