얼마 전, 영광스러운 수상 소식이 전해졌다. 바로 김지혜 원우 (신소재공학 석·박통합과정 재학)가 그 주인공이다. 김지혜 원우는 ‘마찰대전 발전소자’ 분야에서 우수성을 인정받아 차세대 공학리더상 리더십 부문 우수상을 받았다. 이 상은 미래 공학 및 기술의 발전을 위해 창의적이고 도전적인 공학도를 발굴하고 우수한 공학인으로 성장을 격려하는 수상제도이다. 이번 성균웹진에서는 자랑스러운 소식을 전해온 김지혜 원우를 만나보았다. 그녀의 이야기를 들어보자.

Q. 간단한 자기소개와 차세대공학리더상 수상 소감

안녕하세요, 성균관대학교 신소재공학과 석·박 통합 과정 10기에 재학 중인 김지혜입니다. 저는 성균관대학교 신소재공학부 학사 졸업 후 현재 김상우 교수님 연구실에서 마찰대전 발전 소자에 관해 연구하고 있습니다. 최근 한국공학한림원에서 주최한 ‘제4회 차세대공학리더상’ 리더십 부분 우수상을 받게 되어 매우 기쁘게 생각합니다. 저는 마찰대전 발전소자 분야에서 세계적 수준의 연구 성과 발표(상위 0.2% 저널 포함 최우수 SCI급 논문 6편 게재) 및 핵심 원천 기술(해외 특허 2건/국내 특허 36건)을 확보하고 이를 기술이전 하는 등 미래 에너지 소재 공학 분야에서의 도전성과 성장 가능성을 인정받아 차세대 공학 리더 상을 받게 되었습니다. 저를 지도해주신 김상우 교수님과 함께 연구를 수행한 연구원분들께 감사드립니다.

Q. ‘마찰대전 발전소자’ 분야에서 세계적인 수준의 연구 성과를 내셨다고 들었는데 그것은 무엇인가요.

차세대 미래 에너지 수확 기술인 ‘마찰대전 발전소자’는 우리 주변에서 발생하는 진동, 바람, 파도, 인체의 움직임과 같은 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 새로운 개념의 자가발전 소자입니다. 쉽게 말해서 정전기를 이용한 에너지 발전 소자인데요, 서로 다른 두 물질이 접촉하면 한쪽은 양, 다른 한쪽은 음으로 대전 되고, 두 물질이 분리되면 전하 유도현상으로 인해 외부 회로를 통해 전류가 흐르게 되는데, 이러한 접촉과 분리 과정을 통해 우리는 AC 전력을 얻게 됩니다. 마찰대전 발전 소자는 센서나 저전력 소자의 환경에서 발생하는 기계적 에너지를 이용하여 자체적으로 전력을 생성할 수 있다는 점에서 최근 세계적으로 주목받으며 활발히 연구되고 있습니다.

Q. 해당 분야에 관심을 가지게 된 계기는 무엇이었나요?

최근 Internet of Things(IoT), 인체삽입용 의료기기, 웨어러블 디바이스 등 스마트 시스템의 개발이 활발히 이뤄짐에 따라 에너지원으로 사용되는 배터리의 수명한계로 인한 주기적인 교체의 문제점이 대두되었습니다. 수많은 센서 및 저전력 소자의 배터리를 일일이 교체하기 위해서는 막대한 비용과 인력이 요구되기 때문에, 주변 환경에서 발생하는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환해주는 자가발전 소자 연구에 대한 필요성이 높아지고 있습니다. 저는 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 정전기를 이용한 마찰대전 발전 소자에 관해 연구하고 있으며, 현재 낮은 출력의 한계점을 극복하기 위해 재료, 구조, 응용 등 다양한 관점에서 고출력 소자 구현 연구를 진행하고 있습니다.

Q. 연구 과정에서 어려웠던 점이 있었나요?

석·박통합 학위 과정 동안 한 가지 분야에서 연구를 진행하다 보니 지칠 때도, 연구의 열정이 사그라지는 때도 있었습니다. 하지만 그럴 때마다 지도교수님과 연구실 인원들과 함께 계속해서 주체적이고 창의적인 논의를 하며, 사회가 필요로 하는 연구를 설계하고, 문제점과 한계점을 극복해 나가며, 이를 실현해낼 때마다 성취감과 뿌듯함을 느꼈습니다. 연구결과의 중요성을 인정받아, 세계적으로 저명한 학술지에 게재되거나 원천 기술로 인정받을 때, 대학원에 입학할 당시 내가 꿈꾸던 일을 현재 하고 있다는 생각이 들었고, 앞으로도 계속해서 의미 있는 연구를 하고 싶다는 열정이 생겨났습니다.

Q. 앞으로의 계획이나 목표가 어떻게 되시나요?

저는 5년간의 학위 과정을 마치고 2020년 2월에 박사학위를 수여 받을 예정입니다. 박사학위를 수여 받은 후 2020년부터는 소재 공학을 선도하는 글로벌 그룹의 박사후연구원으로 지내며, 마찰대전 발전소자와 바이오 분야와의 융복합 연구를 진행하고 싶은 목표가 있습니다. 학위 과정 동안은 김상우 교수님의 지도 하에 연구를 진행했다면, 2020년부터는 독립적이고 주체적인 연구원으로서 연구를 진행해야 한다는 생각에, 설레기도 하지만 스스로 굳게 마음을 다지기도 합니다.

Q. 마지막으로 성균인들에게 전하고 싶은 한 마디 부탁드립니다.

저는 학사, 석사, 그리고 박사까지 총 9년간 성균관대학교에서 지내왔습니다. 성균관대학교는 학업에 집중하기 좋은 환경을 제공해주었으며, 지도교수님인 김상우 교수님께서도 제가 항상 연구에 집중할 수 있도록 모든 면에서 아낌없이 지원해주셨습니다. 좋은 연구 성과들을 이뤄내고, 이제 학교를 졸업할 때가 오니 아쉬운 마음도 들지만, 제가 다시 학교에 오게 되었을 때, 성균인들이 자랑스럽게 생각하는 인물이 될 수 있도록 항상 성균관대학교의 자부심을 가지고 최선을 다해 노력하겠습니다. 감사합니다.