[이슈메이커=임성희 기자]
양자화학으로 바라보는 환경공학의 미래
다학제간 연구 펼칠 수 있는 플랫폼 구축
수소 생산, 저장 연구성과 기대
요즘 ‘환경’의 중요성을 모르는 이가 있을까? 올여름 우리가 겪은 극한호우와 폭염은 환경오염의 심각성을 체감할 수 있었던 이상기후였다. 인간의 생산활동으로 제기된 환경오염 문제를 해결하기 위해 학문적으로 연구하는 환경공학의 중요성은 날로 커지고 있으며, 대기, 수질, 폐기물, 토양, 해양 등 다양한 분야에서 연구가 이뤄지고 있다. 그중 양자화학 모델링을 환경공학에 접목해, 새로운 환경공학 장르를 열어가고 있는 충북대 임동희 교수의 활동이 눈에 띄어 기자가 찾아가 봤다.
환경공학에 양자화학 모델링 접목하며 연구 전문성 갖춰
환경공학도였던 임동희 교수는 미국에서 박사학위(The University of Michigan-Ann Arbor)와 포스닥(Stanford University)을 마치고 KIST에서 대통령포스닥펠로우로 근무 후 2014년 충북대 환경공학과에 임용됐다. “미국 미시간대학 박사과정 때 양자화학 모델링을 처음 접하며, 이후 양자화학 모델링을 활용한 환경오염물질 분해 및 에너지 생산 등의 연구에 집중하고 있습니다” 그가 당시 접한 양자화학 모델링은 새로운 연구 트렌드였으며, 신학문을 접하고 익히면서 그만의 연구 전문성과 정체성을 갖출 수 있었다. 특히 환경공학 분야에 양자화학 모델링을 접목한 1세대 연구자로서의 임 교수의 역할이 크다. 양자역학 하면 슈퍼컴퓨터를 떠올리기 마련인데, 그 이미지대로, 임동희 교수는 슈퍼컴퓨터를 연구의 중요한 툴로 활용하고 있다. 충북대에서 환경계산과학연구실을 구축하고 다양한 소재 물질들을 활용한 환경오염물질 분해 메커니즘 분석 연구를 수행할 뿐만 아니라 양자화학 모델링을 이용하여 에너지 생산과 저장 등에 활용되는 새로운 소재와 촉매를 개발하고 있다. 6년 전부터 임동희 교수는 연료전지와 수소 관련 연구에 집중하고 있다. “2016년 기후변화대응 원천기술개발과제 중 수소저장물질 개발과제 참여를 시작으로 양자화학 모델링에 기반한 가역적 수소저장을 위한 새로운 물질 개발 연구를 시작했습니다. 이를 바탕으로, 2019년부터 수소에너지혁신기술개발사업 지원으로 액상유기수소운반체(LOHC) 물질 개발 연구를 중점적으로 수행하고 있으며, 물분해 반응을 활용한 수소생산 효율 향상 및 메커니즘 연구 등도 수행하고 있습니다”
충북대 7월 이달의 연구자 선정
임동희 교수의 환경공학 연구는 양자화학 모델링을 활용한 연구플랫폼 구축에 방점을 두고 있다. 다학제간 연구가 이뤄질 수 있는 장을 마련해, 더욱 신속하고 정확하게 환경에 도움이 되는 신소재 개발을 이뤄낼 수 있다는 것에 의의가 있다고 그는 설명했다. 최근에는 충북대 7월 이달의 연구자에 선정되며, 충북대를 대표하는 연구자 리스트에 이름을 올리기도 했다. “화학공학의 신소재 합성 및 반응효율평가, 신소재공학의 소재 대량생산 방법 구축, 그리고 양자역학 기반 계산과학의 반응 메커니즘 분석 등의 연구 협업을 통해 새로운 에너지 소재 원천기술 개발을 이룰 수 있는 연구플랫폼을 구축하고 있습니다”라며 그는 “양자역학 기반 원자단위 모델링 연구로서 학문적 및 실용적 의미를 지닌 연구논문을 발표해 환경공학 분야에 기여할 수 있게 되어 기쁘게 생각하며, 특히 제1저자 역할을 한 신동윤 박사는 제가 KIST 시절에 인연을 맺어 석사과정 때부터 함께 연구해오고 있는데, 이번 논문을 통해 신 박사가 온전한 독립연구자로서 성장할 수 있게 된 것 같아 감회가 남다릅니다”라고 밝혔다.
충북대 특화 이차전지 연구 참여
원시지구에서 친환경 수소생산 아이디어 얻기 위한 연구
현재 연구그룹은 양자화학 모델링 툴을 활용하여 충북대가 특화연구로 진행하는 이차전지 소재 개발 연구를 일부 수행하고 있으며, 한국연구재단 지원으로 원시지구 생성에 필요한 수소 발생 및 이산화탄소 전환에 큰 역할을 담당했던 철과 황 기반 광물질의 특성 및 수소 발생 메커니즘 규명에 관한 연구도 진행 중이다. “양자화학 모델링 툴을 환경공학 및 지구환경 분야에 적용한 연구며 관련 실험연구팀과도 협력하여 이론계산에 기반한 실험검증 연구를 수행하고 있습니다. 이를 더욱 발전시켜 원시지구 생성 가설 이해 및 보강을 위한 연구 분야에도 이바지하고 싶습니다”
임동희 교수의 활동 중 유튜브 콘텐츠 작업 활동에 관심이 갔는데, 코로나시기 강의자료로 만들어뒀던 수업콘텐츠가 도움이 된다고 다양하게 연락해오는 사람들이 있다며, 향후 수업 내용을 수정 및 업데이트하여 필요한 사람들에게 공개강의를 지속하고 싶다는 마음을 전했다. 수 많은 데이터 중 유의미한 데이터를 찾아내는 일, 그리고 그 데이터를 환경에 유익하게 활용하는 일, 환경공학자로서 임동희 교수는 양자역학 모델링을 환경공학에 활용할 수 있게 개척하고, 발전시켰다. 향후 그는 차세대 연구자 양성과 차세대 에너지를 위한 연구에 자신의 쓰임을 약속했다.
