‘나노’라는 말을 들어보지 않은 사람은 없을 것이다. 나노 물질은 100nm 이하의 크기를 갖는 물질로, 여러 분야에서 연구가 활발히 이루어지고 있다. 대표적으로 바늘 없이 체내에 약물을 주입하는 ‘니들프리’ 기술이 있다. 이러한 나노기술을 활용하여 새로운 물질을 개발하면 어떨까. 이번 커버스토리에서는 마이크로 나노 공학을 연구하는 기계공학부 김경훈 교수 연구실을 인터뷰했다.

Q. COME Lab. 간단한 소개를 하자면. 

COME Lab.은 COmplex Materials Engineering & Systems Laboratory로 복합소재 물성, 가공 및 평가를 다루는 연구실이다. 이외에도 전기화학 및 반도체 소자 기반 가스 센서, 바이오센서, 자가복원 복합막, 슈퍼 커패시터, 약물 전달체 등을 연구하고 있다. 전반적으로 다양한 복합소재의 디자인, 제작 및 응용에 대한 연구를 통해 한 분야에만 국한되지 않고 여러 분야를 자유롭게 연구할 수 있다. 이렇듯 여러 분야를 아우르는 연구를 통해 연구자로서의 식견을 넓힐 수 있을 뿐 아니라 능동적인 연구를 할 수 있는 연구실이다.

Q. 대표적인 연구 활동이나 수상 실적이 있다면.

현재는 복합소재 및 바이오 및 마이크로 나노 공학에 초점을 맞추어 연구를 진행하고 있다. 세포 기반 환경 독성 평가 플랫폼을 주제로 한 연구가 2018년 Global Ph. D Fellowship (한국연구재단)에 선정되었고, 저명한 재료분야 국제 학회인 European Material Research Society (E-MRS) 2019 Spring Meeting에서 Eggshell Membrane 기반 정삼투막 제조를 주제로 Best Poster Award를 수상했다. 또한 수처리용 유수분리막 및 해수담수화용 분리막 제조기술 개발을 주제로 2019년 공학인재 양성 사업단(S-HERO) 및 학부생 연구프로그램(URP)에 선정되기도 했다.

Q. 마이크로 나노 물질을 이용하여 구체적으로 어떤 연구를 진행했는지 궁금하다.

연구실에서는 1차원 나노 물질인 탄소나노튜브와 세포막을 구성하고 있는 인지질 이중층의 복합 구조 구현을 통해 생체 이온 채널을 모사하였으며, 이는 세계적으로 권위있는 학술지인 Nature에 게재되었다. 또한 2차원 반도체와 생체물질을 이용하여 트랜지스터 기반 물질 센싱 소자를 개발한 연구도 진행했는데, JCR 상위 1% 학술지인 Biosensors & Bioelectronics에 게재되기도 했다. 이외에도 레이저를 이용한 광화학적 증착 방법을 통해 반도체-금속 나노 복합재를 제작하여 전기적, 광학적 물성 변화에 관한 연구를 수행하였고, 이를 응용하여 화학적 센서와 수처리 복합막에 활용하는 연구를 진행하였다. 그리고 다공성 금속-유기 구조체를 제작하여 수처리 복합막에 적용하여 수처리 성능 향상을 탐구하는 등 다양한 연구를 진행하였다.

Q. 일반적으로 연구 진행 과정은 어떻게 되나.

지도교수와의 면담을 통해 자유롭게 연구 분야를 정하고 나면 선행 연구 논문을 이용해 연구 분야의 기초 이론과 재료 물성에 대해 학습한다. 그리고 최근 연구 동향을 파악하여 재료 합성 및 나노구조 설계 등 세부 연구 목표를 정하고 실험을 진행한다. 연구실 구성원들끼리 전문 지식과 실험 노하우들을 공유하며 실험을 설계하고 다양한 시도를 통해 문제점들을 해결해 나간다. 정기적인 랩미팅에서는 서로 발표와 토론을 통해 데이터를 분석하여 연구 결과를 완성해 나가며, 공동연구 주제를 찾아내기도 한다. 연구 결과가 충분해지면 국내 및 국제 학회에서의 발표 기회를 얻고, 교수님의 지도하에 논문을 작성하여 국제 학술지에 연구성과를 게재한다.

Q. COME Lab. 자랑을 하자면.

우선 연구실에는 기초 연구부터 응용 연구까지 연구 주제들이 매우 폭넓게 형성되어 있다. 그렇기 때문에 본인이 원하고 흥미를 느끼는 주제에 대해서 집중적으로 연구할 수 있다. 더불어 개개인마다 컴퓨터 1대와 모니터 2개, 인체공학적 사무용 의자, 공기청정기, 컬러프린터 등이 갖춰져 연구하기 좋은 환경을 조성하고 있다. 또한 자율적인 출퇴근 시간을 통해 학생들이 주체적으로 연구 시간을 계획하여 활용할 수 있도록 한다. 대학원생은 독립적인 연구자로 성장해 나가는 과정이기 때문에 시간 활용을 주체적으로 하는 균형 있는 생활이 필요하기 때문이다. 무엇보다 연구실 구성원들이 서로 배려하고 가족적인 분위기를 유지하기 위해 노력하고 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 매 학기 랩 전체 회식을 하고, 방학 기간에 MT도 계획하고 있다. 연구하면서 어려운 부분이 있을 땐 자유롭게 토의하고 협력함으로써 서로에게 많은 도움을 주고 있다.

Q. COME Lab.에 들어가려면.

연구실에서 주로 다루는 재료 역학 및 물성, 멀티스케일 공학소재 및 소자 제작 및 응용에 관련된 주제에 대한 관심이 있어야 한다. 관심이 있는 연구 분야와 실제 연구실에서 하는 연구가 일치하는지 충분히 알아본다면 더욱 좋다. 하지만 무엇보다 연구를 하고자 하는 의지가 중요하다. 자세한 내용은 지도교수님과 면담을 통해 알 수 있다. 연구에 관심이 있다면 부담갖지 말고 면담을 신청해 보길 바란다.

Q. 연구원들에게 해주고 싶은 말.

우리 연구실은 기계공학을 기반으로 하고 있지만, 재료공학, 화학공학, 전자공학 등 여러 분야의 학문과 융합된 연구를 진행하고 있어 본인의 연구주제 외에도 다양한 분야에 관심을 가질 수 있다. 새로운 학문분야를 접하게 되더라도 두려움을 갖지 않고 유연하게 받아들일 수 있는 자세를 갖는 것이 연구자로 성장함에 있어 좋은 기반이 될 것이다. 학부생으로 배우는 지식과 대학원생으로 배우는 지식은 확연히 다르다. 새로운 환경에 오픈 마인드로 더 능동적으로 공부하고, 많은 시간과 노력을 투자해야 한다. 전공 학문 및 분야의 경험을 통해 전문가적 소양을 갖추기 위해 충분히 도전할 만한 가치가 있다고 생각한다. 대학원 그리고 연구에 대해 궁금증이 있다면 언제든지 찾아오면 된다. (김경훈 교수)