“유기 단분자를 이용한 분자의 메모리 현상 규명 및 인간 두뇌의 기억력 치료 기술 개발”

한국연구재단의 리더 연구자 지원 사업으로 시작된 성균관대학교 자연과학부의 기능성 분자메모리 창의 연구소는 창의적이고 도전적인 연구를 중심으로 글로벌 인재를 도모하고 독창적 아이디어를 바탕으로 강한 차세대 연구자를 발굴해 세계 수준의 연구 리더십을 갖추는 연구를 수행한다. 왕성한 연구력으로 대한민국 과학의 힘이 무엇인지 보여주는 성균관대학교 이효영 교수를 통해 국내 과학기술의 현재와 미래를 알아보았다.

▲ 성균관대학교 자연과학부 기능성 분자메모리 창의 연구소 이효영 교수

궁극의 목적, 과학 기술 발전
이효영 교수가 이끄는 ‘기능성 분자메모리 창의 연구소’는 과학개발 및 인재양성 선도책을 위한 교육사업의 일환으로 탄생되었다. 과거 ‘1960년대 무기물을 이용한 반도체 연구 최초 성공’ 사실은 신문, TV 방송을 비롯한 각종 언론 매체에 대서특필되면서 일반인들 사이에서도 잘 알려지게 되었다. 연구개발 성공 이후 반도체 분야는 많은 발전을 이룩했고 그로 인해 보다 편리하고 안정적인 시스템의 기계들이 개발되면서 우리의 삶은 더욱 윤택해졌다. 이 교수는 “반도체가 많은 발전을 한 것은 사실이다. 하지만 무기물이 가진 한계로 인해 기술의 발전은 예상과 달리 더딘 진행을 보였고, 이에 따라 과학자들 사이에서는 대체 물질 재료에 대한 관심을 갖게 되었다”라며 그러한 과정을 통해 새로운 연구개발에 대한 동기가 유발되어 설립 된 창의 연구소는 현재 ‘유기 단분자를 이용한 분자의 메모리 현상 규명 및 소자 구현’을 목표로 연구 과제를 시행하고 있다. 이효영 교수에 따르면 단분자는 합성이 용이하고 가격이 싸다는 것이 장점이다. 그를 비롯한 해당 분야의 많은 관계자들은 본 연구의 가시적인 성과로 인해 향후 궁극적으로 인간 두뇌의 기억력 및 치매치료에 대한 메커니즘을 이해하게 됨으로써 치매치료에 대한 원천 기술을 제공할 수 있을 것이라 전망한다. 유기 단분자를 이용한 비휘발성 메모리 소재 개발 및 소자 구현에 집중적인 연구를 펼치고 있는 창의 연구소는, 분자메모리 소자 구현에 있어서 소프트 접촉이 가능한 그래핀 전극을 적용시켜 소자 수율을 크게 향상시켰고, 이를 토대로 연구의 영향력을 추측해보자면 향후 분자 및 생 단백질 분자들을 이해하고 다루는 데에 크게 기여할 것을 예측할 수 있다. 이 교수는 “그래핀 소재 연구는 흑연에서 그래핀이 분리된 이후 세계적으로 많은 연구가 진행되었고 지금도 활발히 진행 중이다”라고 전했고 그래핀 소재 연구에 특히 사회적인 관심이 쏠리는 이유는 그래핀이 지니고 있는 응용력이 뛰어나기 때문인 것으로 밝혀졌다. 현재까지 개발된 그래핀 합성 방법은 두 가지가 있는데, ‘화학증착법(CVD graphene)’과 산과 환원제를 이용한 ‘환원 그래핀 플레이크(Reduced graphene oxide flake)’가 바로 그것이다. 이 교수는 “CVD 그래핀은 대량 합성에 있어 한계가 있기 때문에 전자 소자 쪽에는 응용이 제한된다. 반면 그래핀 플레이크는 대량 합성이 용이해 여러 가지 응용 분야에 적용이 가능하다”라며 이차 전지, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor), 수소저장, 촉매 등의 에너지 분야를 비롯한 다른 전자 소자에도 적용 가능한 그래핀 플레이크의 강점을 덧붙여 전했다. 최근 창의 연구소에서는 환원 그래핀 플레이크를 이용한 에너지 저장(슈퍼 커패시터 연료 전기, 이차 전지), 에너지 변환(태양전지), 촉매(의약품 합성), 전자 소자(비휘발성 메모리, 스마트 윈도우) 등 응용분야 연구에 더욱 더 박차를 가한다. 또 현재 유기물 반도체 소재 및 소자(유기발광다이오드소자, 유기박막전계트랜지스터, 유기태양광소자) 구현을 목표로 유기 단분자들과 환원 그래핀 플레이크를 접합시켜 지금까지와는 전혀 다른 유형의 새로운 유기전자 소재 및 유기전자 소자를 최초로 개발하고자 연구에 더욱 집중한다.

국내 과학, 아직까지 눈 뜨지 못한 잠재된 능력이 많다

▲ 이효영 교수의 세미나는 아직까지 눈 뜨지 못한 대한민국의 잠재된 과학 기술력을 일깨운다. 특히 이 교수는 ‘연구 환경의 재구성’을 언급한다.
우리의 생활에서 절대 빠질 수 없는 것, 전자제품. 지금의 수준으로 전자제품들이 발전하기까지 50여 년의 시간이 걸렸다. 하지만 최근 들어서 기술력은 포화 상태에 도달하게 되었고 소재는 고갈되고 있다. 하지만 이러한 상황 속에도 우리는 더 나은 편의성을 요구한다. 이에 대해 이 교수는 “소비자의 니즈와 용이한 휴대성의 끝없는 갈망을 흡수하는 해결책으로 휴대성이 강조된 스마트 폰과 입거나 휘어지는 전자제품 개발에 열을 올리고 있다”라고 최근의 연구 동향을 알렸다. 이 교수는 현재 연구 중인 기술이 국내 과학기술을 발전시키는 새로운 패러다임이 될 것이라 전하며 기존의 무기물 소재에서 휘거나 구부러지는 소재 및 소자 기술 개발로 연구의 방향이 빠르게 전환되고 있다는 사실을 알렸다. 창의 연구단에서는 이처럼 빠르게 변화하는 사회적 요구에 부응하기 위해 유기 반도체 소재 연구를 진행한다. 이러한 연구가 바탕이 되어 향후 전자제품의 소형화 및 휴대화가 머지않은 미래에 실현 될 것을 전망한다. 아울러 기존에 해결하지 못한 인간 두뇌의 기억력 복원 등에 대한 근본적인 해결의 실마리로써 매우 유용하게 활용 될 수 있을 것이다.
대한민국은 아직까지 눈 뜨지 못한 잠재된 능력이 많다. 그 중심에는 과학 기술력이 있다. 이 교수는 잠재능력을 깨울 수 있는 방법으로 ‘연구 환경의 재구성’을 언급한다. 하나의 연구를 성공시키기 위해선 어쩔 수 없이 많은 부분에서 상당한 연구비가 요구된다. 그러나 현실과 동떨어진 정부측의 연구 지원비 제도는 어느 한 곳에 지나치게 편중되어 분배되고 있어 전국의 우수한 연구원들이 지원 제도의 특혜를 제대로 받지 못하고 있다. 이는 연구자들의 사기를 저하시키고 나아가 국내의 전반적인 과학 기술력을 저하시키는 요소가 되기 때문에 빠른 개선이 필요하다. 또한 우수한 연구자들이나 연구 내용의 경우 연속적인 연구에 도전할 수 있는 프로그램 개발이 필요하다.
▲ 이효영 교수의 연구팀은 글로벌 인재를 도모하여 다양한 국적의 연구 인재를 포용하고 있는 점이 특징이다.
한편 누구나 다 알고 있듯이 지적재산은 무한한 힘을 갖고 있다는 점에서 어떤 무언가와 가치성을 비교할 수 없다. 이 교수는 끊임없는 연구와 과학 발전을 통해 지적재산의 우위성을 입증해나가고자 한다. 특히 그는 대한민국의 우수한 이공계 전공자들이 자본의 횡포에 굴하지 않고 우수한 원천특허 창출을 통하여 과학을 접목한 사업 창업에 적극적인 지원을 기대한다. 또한 지식을 활성화 할 수 있는 창업이 가능하도록 사회 분위기 조성과 지원이 절실히 필요하다고 주장하고 있다.
사람의 몸은 정신과 육체 중 어느 한 곳의 특정 부위만을 특출하게 발전시킬 수 있다. 그러나 정신과 육체의 동반성장은 몇 배 이상의 시너지 효과가 나타난다. 이 교수는 논문 및 과제 제안서 등과 같은 사무적 업무에 하루 절반 이상의 시간을 보낸다. 때문에 지친 뇌에 활력을 공급하고 떨어진 체력을 보강하기 위해 하루도 빠짐없이 수영장을 출입한다. “수영은 내게 하루의 마침표와도 같은 것이다. 수영을 통해 하루의 스트레스를 전부 발산하고 수영을 통해 집중력을 모을 수 있다”라는 이 교수. 그는 스트레스를 풀면 그 어떤 힘든 업무도 즐기는 자세를 유지할 수 있고 그로써 좋은 논문을 낼 수 있다고 전한다. 또 즐기는 자세와 성공적인 연구 및 퀄리티 높은 논문은 그에게 더할 나위 없는 성취감을 주는 한편 하나님의 섬김은 만족스러운 인생을 완성할 수 있는 그의 원동력이다. 이효영 교수는 자신이 연구하고 있는 분야(유기반도체 및 환원그래핀)에서 ‘world best’가 되는 것을 꿈꾼다. 아울러 유기반도체 소재, 소자 및 그들의 응용 연구 분야를 탐구하여 미개척 분야의 선구자가 되는 것이 그가 그리는 또 하나의 비전이다. 하나님의 보호 속에서 머지않은 미래에 그의 꿈이 실현될 수 있도록 힘찬 응원과 격려의 박수를 보낸다.
 

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