대학저널

'과학계 최대 이슈, 신소재 개발 첨병'

재료의 무한한 가능성 찾아내 99% 자원화 목표
최근 가장 주목받는 학문…세계적 기업 취업경쟁력↑

‘꿈의 신소재’라 불리는 그래핀은 2004년 영국에서 처음 발견돼 검은 황금인 석유에 이어 인류에게 새로운 황금이 될 희망의 물질로 주목받아 왔다. 그래핀은 최근 과학계가 가장 주목하고 있는 신소재로 인류가 갖고 있는 물질 중 전자이동 속도가 가장 빠르고 강도도 강해 새로운 개념의 반도체로 상용화하기 위한 연구가 한창이다. 투명하면서 잘 휘어지기까지 하는 그래핀이 반도체화 되면 휘어지는 TV, 손목에 찰 수 있거나 안경처럼 쓸 수 있는 형태의 스마트폰, 휴대용 전자종이 등이 조만간 시중에 모습을 드러낼 것이다. 최근 구글, 애플, 삼성과 같은 세계적 기업들이 관련 시장을 선점하기 위해 스마트 기기 개발에 총력을 기울이고 있다는 점은 신소재 개발이 요즘 가장 핫이슈가 되고 있음을 보여준다.

동국대학교 융합에너지신소재공학과는 바로 이러한 첨단 분야를 연구하는 학과다. 금속/재료/세라믹/고분자재료를 바탕으로 최근 가장 각광받고 있는 분야인 ‘나노 소재’ , ‘에너지 소재’ , ‘전자/정보 소재’ 등 3개 분야를 다룬다. 신소재는 특성 면에서 기존의 재료보다 뛰어나거나 기존의 재료가 갖고 있지 않는 새로운 기능을 갖고 있어 그 효용 가치가 큰 재료를 일컫는다. 재료공학과가 제철산업의 기반이 되는 금속 재료 연구에 주력했다면 융합에너지신소재공학과는 세라믹, 고분자와 지금 인류의 가장 큰 이슈인 에너지와 전자산업에 기여할 수 있는 신소재 개발에 좀 더 비중을 둔다는 점이 차이점이다.

‘꿈의 신소재’를 연구하는 학문

2013년 신설된 융합에너지신소재공학과는 정원 40명에 5명의 교수진으로 비교적 소규모로 출발했지만 세계 유수 기업들이 사활을 걸고 있는 각종 첨단 기기 개발의 밑바탕이 될 학문적 연구와 함께 이 분야의 인재를 길러낸다는 당찬 목표를 세우고 있다.

강용묵 학과장은 “최신 첨단 기기에 들어가는 반도체의 재료가 모래라는 것을 아는 사람은 많지 않다. 모래에서 추출되는 실리콘을 이용해 현 세대에 없어서는 안 될 다양한 전자제품이 만들어지고 있다. 모든 자원화 할 수 있는 재료, 소재에 대한 연구를 하는 곳이 우리 학과”라고 소개했다.

융합에너지신소재공학과는 각각의 소재에 대한 제조공정 및 특성에 대한 이해를 바탕으로 다양한 공학분야에서 요구되는 소재의 개발과 사업에 적합한 물성을 다룬다. 이 학과에서 자주 언급되는 나노(Nano)는 10억 분의 1을 나타내는 단위로(원자 크기가 0.1나노미터) 일반적인 물체가 나노미터 크기로 작아지면 물체의 구조나 성질도 달라진다. 이를 이용해 우리 생활에 이로운 소재나 공정을 개발하는 것이다. 석탄·석유 등 화석연료가 향후 100년 안에 고갈될 것이라는 전망이 나오는 가운데 에너지 자원화 할 수 있는 재료 연구 또한 이 학과의 주요 교육 내용 중 하나다.

미래 산업사회가 요구하는 신소재 개발을 위해 학과에서는 각 소재의 구조와 성질을 구분하는 기본 이론과 원리에 대한 이해가 요구된다. 때문에 저학년에서는 전공 필수과목으로 기초지식을 다지고, 고학년에서는 전자정보 소재, 첨단구조 소재, 환경/에너지 소재 및 바이오 소재 등의 전공분야에 적용될 수 있는 전공 선택 과목을 이수하도록 함으로써 각 분야에 대한 다양하고 체계적인 교육이 이뤄지고 있다.

상업화 가능한 연구성과로 ‘주목’

특히 동국대 융합에너지신소재공학과는 세계적인 명성을 얻고 있는 우리 기업들이 한계를 보이고 있는 원천기술 개발의 첨병이 되겠다는 포부를 갖고 있다. 어떤 상품을 완제품으로 만들어 시장에서 잘 팔리도록 하는 것도 중요하지만 무엇보다 그 상품을 만들 수 있는 가장 기초가 되는 원천기술을 개발하겠다는 것이다. 재료가 가지고 있는 무한한 가능성을 찾아내고 이를 99% 자원화 할 수 있도록 한다는 게 그들의 철학이다.

강 학과장은 “우리 학과는 이를 위해 재료 설계, 재료 합성, 재료 분석이라는 과정을 중요시한다. 요즘 재료는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 대부분 그 특성을 예측할 수 있다. 이에 따라 재료의 쓰임새를 설정하는 재료 설계가 가능하고, 이를 기반으로 보다 정밀한 재료 개발을 목표로 한다”고 말했다.

실제 이미 학과 소속 교수들은 상업화가 가능한 여러 연구 성과를 내고 있다. 최근에는 그래핀의 반도체 상용화 기술 개발에 성공하는 연구성과를 내 학계의 주목을 받았다. 이 연구를 주도한 김기강 교수는 그래핀이 가지고 있는 장점에도 불구하고 전자산란으로 인한 불안정성 때문에 반도체로서 상용화하는 데 어려운 문제점을 보톤나이트라이드라는 물질과의 결합으로 개선할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 나노 분야 세계적 권위지에 논문이 실리면서 융합에너지신소재공학과의 저력을 보여줬다.

노용영 교수는 차세대 입는 컴퓨터나 플렉서블 디스플레이에 적용될 전자회로를 간단한 잉크젯 프린팅 공정으로도 제조할 수 있게 하는 획기적인 원천기술을 개발했다. 이 원천기술을 활용하면 기존의 딱딱한 평면형태의 디스플레이에서 벗어나 가볍고, 깨지지 않으며, 다양한 디자인으로 변형해 제조가 가능한 디스플레이를 자유롭게 만들 수 있게 된다.

연구·개발수요 많아 취업경쟁력 UP

최근 가장 주목받는 학문 분야인만큼 취업경쟁력도 높다. 신소재 및 촉매 관련 산업, 전기전자 재료산업(반도체, PCB, 전자부품 및 전자재료 산업), 신약 및 생물소재 관련 산업, 제약회사, 무기재료 관련 산업(기능성 세라믹스 제조업, 시멘트공업, 내화물공업), 에너지 산업(전지, 태양열전지, 연료전지 관련분야), 석유관련 산업(석유정제업, 석유화학공업), 기업 및 정부출연 연구소, 학계, 정유 및 석유화학공장의 엔지니어와 연구직, 과학기술 행정직, 공공연구기관, 산업체의 연구소, 대학원 진학 등 다방면으로 진출할 수 있다.

특히 재료분야의 경우 타 공학 분야에 비해 연구, 개발 관련 수요가 많아 대기업, 국책 연구기관 등에 연구직으로 진출기회가 많다. 전국적으로 재료공학 관련 대학의 학부 졸업생들이 80% 이상이 반도체, 정보통신, 디스플레이 관련 소재 분야로 진출했다.

“우리 학과 구성원들은 모두 자부심을 갖고 있다. 대기업이나 연구 기관의 인력 수요가 많아 취업률도 높은 분야지만 그것보다는 가장 중요한 학문분야를 연구하고 있다는 점, 그리고 깊이있는 연구를 통해 미래 사회가 요구하는 인재를 길러낸다는 점을 자랑스럽게 생각한다.”(강용묵 학과장)

융합에너지신소재공학과는 인문사회과학 소양 분야를 교육 과정에 학제간 융합시킨 교육 프로그램도 제공하고 있다. 과학기술의 발전이 어느 정도 정점에 오른 현 시점에서 공학 기술 내에서의 융합은 물론이고 다양한 학문 간의 중개자 역할을 해낼 인재가 필요하다는 점이 융합을 염두에 둔 이유다.

강 학과장은 “모든 만물은 재료로 이루어져 있다. 원자와 원자가 어떻게 결합하느냐에 따라 금속이 되기도 하고 세라믹이 되기도 한다. 평소 물리적인 현상을 이해하는 것에 관심이 많거나 화학 과목에서 원소가 내는 특성이나 반응에 흥미를 느끼는 학생이라면 우리 학과에 적합한 자질을 갖고 있다고 할 수 있다. 융합을 추구하는 학문인만큼 자신의 연구 분야 외에 다른 분야에도 관심을 갖고 마음을 열 수 있는 소통의 자세도 필요하다”고 말했다.

융합에너지신소재공학과는 2014년까지 학과 발전을 위한 기틀을 마련하고 2015년부터는 실습/설계 설비를 고도화해 발전 동력을 마련한다는 방침이다. 향후 융합교육의 모델도 제시한다는 목표를 세우고 있다. 2014학년도에는 수시모집1,2차에서 29명(정원외포함), 정시 가군에서 14명, 재외국민특별전형(3명 정원외) 등 총 46명을 선발한다. 눈에 보이지 않는 나노 크기의 물질로도 인류의 삶을 혁신할 수 있다는 신념을 가진 융합에너지신소재공학과. 이들이 펼쳐갈 미래가 기대된다.

[저작권자ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]