한양대학교, 나노공정을 이용한 신소재 개발로 산학협력 선도

기능성나노재료의 최근 연구동향은 소재가 나노화 되면서 이에 따른 비표면적 및 표면에너지의 변화, 양자제한 효과에 의한 화학적, 광학적, 전자기적 물성변화 등을 이용하여 신기능소재개발과 관련된 연구 분야가 전 세계적으로 연구가 진행되고 있다.

이러한 연구동향에 힘입어 관련분야 연구를 이끌고 있는 연구실이 있어 눈길을 끈다. 바로 한양대학교 에리카 캠퍼스에 위치한 화학공학과 소속의 기능성나노재료연구실(Functional Nanostructured Materials Research Lab / 책임교수 좌용호)이 바로 그 곳이다.

연구실을 이끌고 있는 좌용호 교수
연구실을 이끌고 있는 좌용호 교수

이 연구실은 2002년 3월 좌용호교수가 부임 하면서 사회에 공헌할 수 있는 기초 연구개발을 목적으로 설립되었다. 연구실을 이끄는 좌 교수는 1989년 한양대학교 무기재료공학과 학사를 마치고, 1993년 일본 Osaka 대학에서 ‘세라믹 기반 나노복합재료의 강인화 기구’에 관한 연구로 석사를 거쳐 1996년에는 박사학위를 취득한 나노재료분야의 특화된 인물이다.

박사학위 취득 후에는, Osaka 대학 산업과학기술연구소에서 4년간 연구원 및 문무교관으로 재직하면서 교육과 기능성 나노복합재료에 대한 연구를 수행하였다.

연구소에 재직 당시에는 일본기업과도 공동으로 연구개발한 나노복합소재기반 감촉센서 (쓰다듬거나, 때리거나, 찌르거나 하는 사람의 행동양식에 따른 아닐로그 신호를 로봇에 전달하는 센서)가 1999년 SONY의 첫 번째 인공지능 로봇인 AIBO에 탑재되는 기염을 토하기도 하였다. 이에 좌 교수는 기업의 입장에서 연구개발 할 수 있는 산학협력의 중요성을 인지하게 되었다. 이 시절 에피소드를 잠시 들어보면 “제품적용을 위하여 시각을 다투는 개발이었기에 연구실에서 직접 핵심소재를 제조하는 공정까지 맡아 연구원들과 고생했던 기억을 떠올리곤 합니다. 하지만 이를 통하여 현실성 있는 산학협력의 의미와 현재 다수의 산학협력과제를 수행할 수 있는 초석이 되고 있습니다”라고 산학협력의 중요성을 일깨워주고 있다. 이 후 이러한 경험을 바탕으로 2000년 전북대학교 재료공학과 교수를 거쳐, 2002년부터 현재까지 한양대학교 에리카캠퍼스 화학공학과에 교수로 재직하고 있다.

좌 교수의 교육철학은 “공학인으로서 사회에 지식은 나룰 수 있을 때 의미가 있는 것이며, 항상 나누어 줄 수 있는 사람이 되자”이며, 제자들에게 참된 지식을 전달해 줌은 물론 늘 학생들을 자식처럼 생각하고 기쁜 일이 있거나 슬픈 일이 있을 때 함께 기뻐해주고 슬퍼해주는 부모님 같은 선생님으로 학교 내에서는 잘 알려져 있다. 즉 이와 같은 교육철학을 통해 배움을 얻은 졸업생들은 현재 대학교수 2명을 비롯하여 각종 국책연구소, 기업체 연구소 등에서 자신의 꿈을 펼쳐나가고 있는 중이고 그 과정을 연구실 재학생들과 함께 이루어 가는 중이다.

본 연구실의 연구과제를 살펴보면 나노공정을 이용한 나노입자, ‘나노선, 나노박막의 제조 및 세라믹, 자성금속, 폴리머를 상호 복합화하여 물리적, 화학적, 전기적 특성이 우수한 기능성 나노재료를 개발하고 이를 통해서 자성, 광학, 센서 및 바이오 소자 등에 응용하는 연구 등을 수행하고 있다. 최근의 주된 연구 분야는 나노선을 이용한 센서, 방열소재, 열전나노소재, 친환경 고효율 양자점, 게터소재 및 직접 인쇄법을 이용한 기능성 소재 패터닝 등의 다양한 기능발현 특성연구가 진행 중에 있다. 이와 관련된 연구 성과물들은 매년 국내외 학술대회를 통하여 발표되고 있으며, 국내외 학술지 논문게재, 국내외 특허 등록 등을 통해 활발한 연구를 이어가고 있으며 국책연구소 및 산업체들과의 공동연구도 활발하게 진행 중에 있다. 이를 통하여, 학술지의 경우 지금까지 국외(217개), 국내(30개) 포함 총 247편을 출판하였으며, 최근 3년간 Impact Factor 전체 최상위 1% 저널인 Angewante-Chemie-international Edition, NanoToday 및 Carbon, Journal of Materials Chemistry, Chemical Communication, ACS-AMI, APL, 등의 우수 SCI 논문에 46건 게재 하였다.

이러한 연구성과가 있기 까지는 좌 용호교수의 지도하에 연구교수 1명, 박사과정 14명, 석사과정 9명, 학부연구생 4명, 행정원 2명 등 총 30명의 연구원등이 불철주야 노력을 다해 중견 연구실로 성장하였기 때문이다.

각 분야의 연구원들은 화학과 재료 전공 지식을 기반으로 3개의 팀을 나누어 신규 나노공정-나노소재합성-물성평가로 이루어져 응용에 맞게 연구를 수행하고 있다.

또한 좌 교수는 한양대학교 나노센서연구소 소장을 지난 3년여 간 수행해 오고 있으며, 그동안 공동기기원장, 공학대 부학장을 거쳐 현재는 대학원 학과장을 수행해 오고 있다.

부임 후, 현재까지 연구교수 3명, 9명의 박사와 31명의 석사 졸업생들을 배출 하였으며, 졸업 후 제자들은 대학교수 및 국책연구기관, 기업체 연구소 연구원으로서 활발히 연구개발에 매진하고 있다. 또한, BK21 플러스 ‘나노화학 공정기반 신기능소재 인력양성 사업’의 팀장 및 CK-II 수도권특성화사업에도 주도적으로 참여하여 인력양성에도 힘쓰고 있다.

기능성나노재료연구실 소속의 연구원들
기능성나노재료연구실 소속의 연구원들

현재 연구실에서 수행하고 있는 국가 연구 개발 사업으로 산업통상자원부의 ‘액상공정을 이용한 열변화형 세라믹 박막 및 저온 진공 박막 게터 기술 개발’, ‘격자모듈레이션을 통한 양자제어형 열전소재’, ‘전기자동차용 열전도도 3 W/mK이상급 에너지 저장 시스템(EES) 열제어 부품소재 기능화’, ‘열화학센서용 칼코지나이드 나노선 기술개발’ 및 한국 연구재단 ERC 과제 ‘통합형 휴먼센싱 시스템 연구’등 다수의 연구를 수행하고 있으며, KIMS 재료연구소, 한국 생산기술연구원, 한국과학기술연구원 등의 국책연구기관과 공동 연구를 수행 중이다.

산학협력을 바탕으로 다수의 기술이전 및 특허출원 이뤄

연구실에 비치되어 있는 합성장비로는 나노영역에서의 합성을 위한 초음파 분무 열분해 장비, 분무건조기, 회전식 진공증발농축기, 패턴 및 소자제작을 위한 잉크젯 프린터 장비, 와이어 본더, 증착을 위한 스퍼터, 스핀코더, 딥코터 및 각종 관상로, 박스로를 비롯한 5개의 전기로와 열간압축장비 등이 구비되어 있으며 분석 장비로는 입도분석 및 제타측정을 위한 DLS장비, 분산성평가 및 전기화학적 분석을 위한 Turbiscan 장비, 임피던스 측정장비, 수정결정 미소저울, Probe station 등을 갖추고 이 밖에도 플라즈마장비, 소스미터, Attrition mill, Freeze dryer, 점도측정 장비, photoreactor, Diamond saw, Push pull gauge, 핫척, 광학현미경, 폴리셔장비, Freeze dryer, Fiber thermometer, 충·방전장비, 원심분리기, 초음파처리장비 등이 있다.

이처럼 공정-합성-평가로 이루어지는 장비구축과 학생들의 연구에 대한 열의를 기반으로 연구실에서는 우수논문 게재뿐만이 아니라, 특허 및 기술이전 등에서도 눈에 띄는 성과를 내놓았다. 특허부문을 살펴보면 국내·외를 포함하여 총 37개를 출원하여 32개를 등록시켰으며, 최근 3년 간 에는 12건을 출원하여 5건의 등록을 완료하였다. 또한 국제 특허의 경우에는 2건의 출원 및 1건이 등록되었다.

기능성나노재료연구실 연구원이 장비를 이용하여 실험중인 모습
기능성나노재료연구실 연구원이 장비를 이용하여 실험중인 모습

본 연구실은 또한 활발한 산학협력도 펼치고 있다. 일례로 학내 선도대학육성 사업단 및 학연산 클러스터 사업단과 연계하여 연구소 및 대기업(LG이노텍부품소재연구소, 한국생산기술연구원, LG전자기술원, 한국산업기술시험원)과의 현장실습 및 학점제를 대학원 교육에 도입, 운영하여 연구실 학생들이 교육 프로그램의 경쟁력 강화 이외에, 인근 중소기업체들과의 긴밀한 협조를 통한 살아 있는 현장중심의 연구인력을 양성하고 있다.

또한 대학기관으로는 2008년도부터 University of California의 Nosang. V. Myung교수와의 공동연구를 통하여 다수의 공동논문을 출판하였고, 올 여름에는 한국 연구재단, Brain pool사업에 선정되어 Nosang V. Myung교수를 초빙하여 3개월 동안 단기강좌 및 연구교류를 통해 연구실 최고의 시너지 효과를 위한 초석을 다지기도 하였다. 이뿐만 아니라, 일본 Osaka 대학 산업과학기술연구소 Tohru Sekino 교수, Nagaoka University of Technology의 Koichi Niihara 교수 등 많은 해외기관과의 연구교류를 해오고 있다.

그 동안 연구실에서 중점적으로 수행한 산학협력사업을 살펴보면 삼성전자, LG전자, 삼성테크윈, 삼성전기, 현대기아자동차 등의 대기업뿐만 아니라, (주)신일화학, (주)익스펜테크, (주)맥스플로러, (주)아스플로, (주)가스트론, (주)아모센스 등과의 협력사업을 진행 중 이며, 특히 본 연구실을 통한 기술이전으로는 한양대와 SM 나노텍과 공동설립한 SM 나노바이오는 한양대 에리카 켐퍼스 제1호 지주회사로 작년에 출범하여 활발한 협력을 이어 나아가고 있다. “기술이전의 경우에는 현재까지 총 8개 이전, 최근 3년간 3건을 완료하였으며 향후 더 많은 기술이전이 될 것”이라고 연구실 관계자는 밝히고 있다.

연구실을 이끌고 있는 좌 교수는 “한양대학교 기능성나노재료 연구실에서 중점적으로 연구하고 있는 나노화학 공정기반 신기능소재기술은 나노영역에서의 화학공정을 이용해 새로운 기능발현이 기대되는 나노입자, 나노선, 나노면상 소재를 합성하고 열전, 자성, 에너지, 센서, 방열, 고주파전자부품 등에의 적용을 검토하여 향후 지속적으로 각 적용분야 연구를 통하여 전체적인 논문의 수는 물론 질적인 측면에서도 크게 향상될 것입니다.”

또한 본 연구실에서 수행 중인 연구과제는 창의적이며 실질적으로 적용될 수 있는 연구과제 이다. 이에 지속적인 산업체 수탁연구가 이루어져 다양한 연구성과물을 바탕으로 기술이전계약을 추진 중에 있다.

마지막으로 좌 교수는 “연구실적을 바탕으로 향후 대형 연구 사업을 계획하고 있으며 본 연구실의 설립목적에 맞게 사회에 공헌할 수 있는 기초 연구개발을 추진하여 실용적 인재를 꾸준히 양성할 계획”이라고 야심찬 포부를 밝히고 있다.

전자신문인터넷 미래전략팀