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Best R&D Group
영남대 무기나노신소재연구실 강미숙 교수
저온 α-알루미나 합성 원천기술확보
“사업화 통해 에너지 절약 우위 점할 수 있을 것”
영남대학교 화학과 무기나노신소재연구실은 에너지 및 환경에 적용 가능한 다양한 무기나노소재들을 합성·응용하는 연구를 주로 진행하고 있다. 연 4건의 크고 작은 프로젝트를 수행하고 있으며 10여 명의 학생들이 불철주야 연구의 불을 밝히고 있다. 2011년도 지역혁신인력양성사업 ‘사파이어 단결정 성장용 고순도 알루미나 분말 개발 및 전문 인력 양성’에 선정 되 2년차가 지나가는 지금 연구실은 주목할 만 한 성과를 올리며 연구의 기대를 높이고 있다.
고순도 α-알루미나 안정적 공급 목표
2년 전 LED 분야로 연구범위를 확장하는 과정에서 LED기판(사파이어)의 원료 물질로 사용되는 α-알루미나에 관심을 가지게 됐다는 강미숙 교수는 “지역에 사파이어 단결정 성장로를 생산하는 (주)티피에스와 협력해 연구를 진행한다면 α-알루미나 원료 물질 생산에서부터 사파이어 단결정 성장까지 전반적인 실험을 진행할 수 있으리라 생각했습니다”라고 과제진행 계기를 밝혔다.
일반적으로 α-알루미나는 1,200℃이상의 고온에서 형성이 되는데 연구실은 다양한 계면활성제 및 킬레이트 리간드 등을 이용하여 6~700℃의 보다 마일드한 온도범위에서 α-알루미나의 합성이 가능한 장점을 갖고 있다. 또한, 연구실이 보유한 특이 합성법인 Solvothermal 법을 이용하면 300℃에서 α-알루미나의 합성이 가능하다. 강 교수는 “Solvothermal 법은 재현성이 뛰어나고, 낮은 온도에서 α-알루미나가 합성이 가능하여 사업화 되었을 때 에너지 절약 측면에서 우위를 점할 수 있으리라 사료됩니다”라고 강조했다. 현재 대구·경북 지역에는 LED기판으로 사용되는 사파이어 단결정을 성장하거나 단결정 성장로를 생산하는 업체가 많이 있다. 하지만 업체들은 사파이어 단결정의 원료 물질인 α-알루미나에 대한 수입 의존도가 심한 편이다. 만약 연구실이 고순도 α-알루미나를 안정적으로 공급할 수 있다면 수입 의존도를 줄이고, 안정적인 수급이 가능해진다는 장점이 있다. 강미숙 교수는 “기존의 α-알루미나보다 고순도 α-알루미나를 공급함으로써 LED기판의 성능을 향상시킬 수 있으며 이에 따라 더욱 경쟁력을 갖출 수 있습니다”라며 “사파이어 단결정의 중요성이 부각되고 있고, 수요량이 급증하고 있는 만큼 원료 물질인 α-알루미나의 가격 안정과 안정적인 수급이 가능해진다면 대구·경북 지역을 거점으로 하는 기업이 더욱 경쟁력을 갖출 수 있으며 그에 따라 지역 경제도 발전 할 것으로 보입니다”라고 설명했다.
산학협력으로 최대 시너지 효과 창출
과제는 무기나노신소재연구실과 (주)티피에스, 영남대 화학공학과 이태진 교수가 참여해 산학협력으로 진행되고 있다. (주)티피에스는 사파이어 단결정 성장용 성장로를 생산하는 기업으로 학교에서 합성한 α-알루미나를 사용해 사파이어 단결정 성장을 진행하고 있다. 또한, 참여 학생 연구원들은 방학 기간 동안 (주)티피에스에서 현장실습을 실시해 산업체에서 진행하고 있는 사파이어 단결정 성장법을 숙지하고 원료 물질의 합성에서부터 응용까지 전 분야의 실험을 진행하고 있다. (주)티피에스와의 협력으로 기존 상용품과 비교분석이 가능해지고, 연구실에서는 합성된 α-알루미나가 사파이어 단결정 성장에 어떠한 영향을 미치는지를 확인할 수 있어 산학협력의 장점을 극대화 하고 있다. 강미숙 교수는 여성 특유의 꼼꼼함과 풍부한 실험적 경험을 활용해 협력기관인 (주)티피에스 생산성 증대에 도움을 주고 있다. 학생들과 허물없이 지내고 있다는 강 교수는 “학생들이 실험을 진행하는 동안 가질 수 있는 학문적인 질문과 함께 실험적인 어려움 등을 자주 상의하면서 사업을 진행하고 있습니다. 또한, 일주일에 한 번씩 연구 성과에 대해 토론하는 연구 미팅을 진행해 학생들의 실험 진행사항과 함께 수정해나가야 할 사항 등을 논의하면서 학생들과 소통하고 있습니다”라며 제자사랑의 마음을 드러냈다.
“에너지강국 코리아를 이끄는 혁신 연구실 될 것”
강미숙 교수의 연구실에 대한 자부심은 대단했다. 강 교수는 제자들에게는 ‘새로운 도전을 두려워말고 끊임없이 노력하라’는 자신의 신조를 많이 강조한다고 했다. 그녀는 “5년간 우리 연구실에서 석사를 졸업한 학생들이 10여 명 정도 됩니다. 저희 제자들에게 있어 지방대라서 취업을 못한다는 건 자존심 상하는 일이죠. 학사·석사 기간 동안 다양한 프로젝트 참여, 학술대회/경시대회 참가, SCI급 논문 실적 등이 취업에 상당한 도움이 되어 국내 굴지의 대기업 및 중견 기업, 외국계 기업에 모두 취업해 있습니다. 모두 자랑스러운 제자들이죠”라고 소개했다. 강미숙 교수는 “이미 계획했던 2차년도 연구목표는 거의 달성되고 있습니다. 2차년 후반기부터 3차년에 걸쳐 저희 연구실은 실제로 사파이어 단결정을 키워볼 예정입니다”라며 “방학 기간을 이용한 현장실습만으로는 학생들의 전문성을 키우는데 부족함이 있고 사파이어 단결정을 키울 때 적어도 30kg 이상의 α-알루미나 원료가 사용되기 때문에 연구실원들의 적지 않은 노동력이 소요됩니다. 그래서 아주 작은 사파이어 결정 seed를 키워보면 어떨까하고 학생들과 논의 중에 있습니다”라고 앞으로의 계획을 밝혔다. 그녀는 “21세기는 에너지와 환경을 우선적으로 선점하는 나라가 강대국이 될 것입니다. 대한민국이 강대국이 되기 위해서는 관련된 전문지식을 가진 혁신적인 연구 인력을 키워야 할 것입니다. 그런 의미에서 본 연구실은 그 혁신의 중심이 되리라 생각됩니다”라고 강한 메시지를 남겼다. 앞으로 강미숙 교수가 학생들과 함께 어떤 성과를 만들어낼지 귀추가 주목된다.
