첨단 기술에 사용되는 신소재인 연성물질에 대해 들어본 적이 있는가? 이번 <연구실 탐방>은 연성물질에 대해 연구하며 최근에는 코로나 바이러스 백신에 대한 연구를 돕고 있는 원병묵 교수 연구실을 인터뷰했다.

Q. 신소재공학부 연성물질물리 연구실의 간단한 소개 부탁드립니다.

연성물질은 부드러운 물질로 액체에 담긴 나노소재나 생체소재 등 차세대 전자재료, 디스플레이재료, 에너지재료, 환경재료, 생의학재료 등 첨단 기술에 응용되는 차세대 신소재입니다. 액체나 고분자 또는 젤이나 콜로이드 용액 등의 형태를 가지며, 자연에서 자주 발견할 수 있는 재료의 모습으로 실생활에서도 다양하게 자주 접할 수 있습니다. 연성물질은 고체와 액체의 중간 물성을 가지며 흥미로운 미세구조와 역동성을 가집니다. 물리, 화학, 생물학에서 연성물질의 물성과 관련된 기초 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 또한 연성물질의 물리적, 화학적, 생물학적 특성을 실제 기술에 접목하는 재료공학, 기계공학, 화학공학, 전자공학, 생물공학 등의 응용 연구가 한창 진행 중입니다. 연성물질의 기초 연구와 응용 연구는 인류를 새로운 첨단 기술 분야로 안내할 것입니다. 성균관대 신소재공학부 연성물질물리 연구실은 연성물질의 기본 물성과 응용에 대해 연구합니다.

Q. 대표적인 연구 활동은 무엇인가요?

연구실의 대표 연구는 연성물질의 구조와 역동성을 이해하기 위해 방사광 가속기 엑스선 현미경을 활용한 연구입니다. 엑스선은 투과력이 매우 뛰어나고 해상도가 높아 연성물질 내부의 구조와 역동적 변화를 초고속 고해상도로 관찰할 수 있습니다. 이를 활용하여 초미세 버블의 거동에 관한 다양한 기초 연구를 수행했으며 네이처 커뮤니케이션의 표지 논문을 장식하기도 했습니다. 또한, 나노입자가 들어있는 물방울이 증발하는 과정에서 나노입자가 어떤 거동을 하는지를 실시간 고해상도 3차원 현미경 연구를 수행하여 ‘커피 얼룩 효과’에 관한 기초 연구를 수행해 물리학 분야 최고 권위지인 「피지컬 리뷰 레터스」에 실리기도 했습니다. 현재는 방사광 가속기 엑스선 현미경뿐만 아니라 광학 홀로그래피 현미경과 공초점 레이저 현미경을 활용하여 연성물질 내의 나노입자 거동을 연구하고 있습니다. 특히, 최근에는 코로나 바이러스 백신에 관한 나노 구조 연구를 돕고 있습니다.

Q. 하나의 연구를 진행하는 과정이 궁금합니다. 

연구는 하나의 의문을 푸는 과학적 연구와 하나의 기술적 난관을 해결하는 공학적 연구로 구분할 수 있습니다. 연구실에서는 두 가지 방향의 연구를 동시에 수행하고 있습니다. 연성물질과 관련된 기초 연구에서 미지의 세계로부터의 흥미로운 과학적 문제를 해결하는 연구와 응용 연구에서 기술적 돌파구가 필요한 공학적 해법 탐구를 위한 연구를 동시에 수행하고 있는 것입니다. 연구실에서 수행하는 연구 과제도 기초와 응용을 아우르는 폭넓은 연구입니다. 연구실에서는 학생들에게 각자 해결하고자 하는 문제를 정의하고 가능한 연구 방법을 설계한 후, 과제 해결을 위해 모든 지원을 아끼지 않습니다. 연구 과정에서 부딪히는 문제에 실시간으로 소통하며 문제 해결에 최선을 다하도록 하고 얻어진 성과는 신속하게 발표할 수 있도록 집중합니다. 최근에는 연구 방법과 논문 작성에 관해 개인별 밀착 지도를 하고 있습니다.

Q. 신소재공학부 연성물질물리 연구실 자랑 부탁드립니다. 

연구실에는 원하는 실험 대부분을 진행할 수 있는 환경이 구축되어 있어 연구에 매진할 수 있습니다. 가장 주목할 만한 실험 장비인 엑스선 현미경의 수퍼 유저로서 포항 방사광가속기의 엑스선 전용 빔라인을 자주 활용하고 있으며, 이를 바탕으로 세계적인 연구를 주도하고 있습니다. 연구실에 구비된 광학 홀로그래피 현미경을 포함한 첨단 광학 분석 장비를 활용하여 다양한 기초와 응용 실험을 수행하고 있습니다. 첨단 분석 장비를 공유하며 연구 주제가 서로 다른 학생들끼리도 상호보완적으로 도움을 주고받을 수 있습니다. 연구실 인원이 많은 편은 아니지만 그만큼 멤버들끼리 서로 가까워서 정서적으로 친밀한 관계를 다질 수 있습니다. 서로 생일을 기억해 놓았다가 깜짝 파티를 열어주기도 하고 가끔 흥미로운 영화가 개봉되면 함께 보러 가기도 합니다. 이러한 관계의 발전은 서로에게 좋은 감정을 가질 수 있게 하고 궁극적으로 모두 함께하는 연구에도 도움이 될 것입니다. 이처럼 소통이 비교적 자유롭고 원하는 연구를 마음껏 할 수 있는 것이 가장 큰 장점이라고 생각합니다.

Q. Soft Matter Physics Laboratory에 들어가려면 어떻게 해야 하나요? 어떠한 자격이 필요한가요?

지도 교수님과의 면담이 가장 중요합니다. 실력과 인성을 갖춘 인재를 중요하게 고려하고 있어서 이에 대한 검증이 필요합니다. 연성물질이라는 키워드가 다루는 범주가 굉장히 넓다고 생각합니다. 그만큼 응용 분야도 다양해서 ‘우리 연구실에서는 이 연구만 한다.’ 고 정해져 있는 것이 아니기에 연구에 대한 기초 지식과 열정을 입증해야 합니다. 연구실 홈페이지에 나와 있는 선배들의 논문을 읽어보고 흥미로운 연구라 생각되거나 평소 관심이 있던 분야라면 연구실에 신청해 볼 것을 추천합니다. 연구실 멤버가 되기 위한 자격이 따로 정해져 있지는 않지만 연구실에 외국인 멤버가 있고 외국의 공동연구자들과 소통하는 경우가 많아 기본적인 생활 회화와 연구에 필요한 최소한의 영어 말하기 쓰기 능력은 기본으로 갖추는 것이 권장사항입니다.

Q. 연구원들에게 해주고 싶은 말씀이 있으신가요?

후배들에게 한마디 전하고자 합니다. 공학계열에서 학습하는 내용의 주요 목적은 실생활 응용에 있다고 생각합니다. 학부시절 내내 가졌던 의문점 두 가지는 “내가 좋아하는 일을 하며 돈을 버는 게 가능할까?”와 “4년간 배운 학문을 활용해 바로 산업체에 기여하는 사람이 될 수 있을까?”였습니다. 대학원은 이 해답을 찾는 과정임을 느낍니다. 자신이 관심 분야를 정하여 관련 연구실을 선택할 기회가 생기고, 이 경험을 바탕으로 향후 직업을 찾는 것입니다. 대학원에서는 연구 과정에서 경험을 쌓을수록 자신감이 생기고, 수업을 듣는 시간보다 연구에 쏟는 시간이 훨씬 많아져 스스로 무언가를 해낼 기회가 더욱 많아질 것입니다. 세상으로 나가기 위한 비장의 무기를 갖추고자 한다면 대학원에 도전해 보는 것은 어떨까 생각합니다.

*연구실 홈페이지: https://www.softphys.org/

*지도교수님: 원병묵 교수 (bmweon@skku.edu)

*작성자: 김효은 학생 (hyonii0126@gmail.com)