“두 소재가 만나는 경계면은 신소재의 보고”상호작용으로 새로운 기능 생겨
“두 소재의 경계면에서는 기존에 없던 새로운 물리화학적 특성이 나타납니다. 최근 신소재 개발 패러다임은 경계면 연구로 넘어왔습니다.” 그 덕분에 김 교수는 지난해 경계면만 집중적으로 연구할 수 있는 글로벌프런티어사업단인 ‘하이브리드 인터페이스 기반 미래소재 연구단’ 단장으로 선정됐다. 미래창조과학부는 지난해 연구단에 연구비 35억 원을 지원한 데 이어 2022년까지 연간 100억∼120억 원을 투입한다.
연구단은 출범 1년 만에 굵직굵직한 성과를 쏟아내고 있다. 지난달에는 금속유기체에 그래핀을 붙여 기존보다 에너지를 6배 더 저장할 수 있는 ‘슈퍼 축전기’를 개발했다. 이 축전기는 충·방전을 1만 번 이상 반복해도 성능이 유지돼 전기자동차에 활용될 소지가 높다. 4월에는 5nm급 초미세회로를 제작할 수 있는 기술도 개발했다. 그간 반도체를 설계할 때는 회로 선폭 10nm가 반도체 공정의 한계로 여겨져 왔는데, 그 한계를 인터페이스 연구로 뛰어넘은 것이다. 하이브리드 인터페이스 소재는 친환경 에너지 연구에도 활용된다. 연구팀은 식물의 엽록소에 은 나노입자를 붙여 기존 태양전지보다 효율이 2배 높은 태양전지를 제작했다. 또 폴리머구슬과 산화구리를 붙인 소재를 촉매로 써서 햇빛으로 물을 전기분해하는 수소전극을 개발했다. 수소는 수증기 이외에는 어떤 물질도 배출하지 않는 청정 연료다. 수소 전극이 상용화되면 공해 없이 수소를 생산할 수 있다. 부산=신선미 동아사이언스 기자 vamie@donga.com김 단장은 “하이브리드 인터페이스 연구로 개발한 신소재는 배터리, 반도체, 의료기기 등 활용 분야가 무궁무진하다”고 말했다 |