응집물리학 분야를 포함한 현대물질과학 기술의 화두는 새로운 물성 창조를 위한 신소재의 디자인과 소재 육성이라 할 수 있다. 미국, 유럽, 일본 등의 선진국에서는 첨단 신소재의 지속적인 확보와 탐색에 막대한 지원을 계속하고 있으며, 대학을 비롯한 연구기관 등은 지속적으로 그 기술을 발전시켜 왔다. 자원이 많지 않은 우리나라에서 소재는 매우 중요한 부분이다. 소재개발에 대한 창의적 생각과 열정이 향후 미래 사회의 경쟁력이 될 것이라는 전망이다.

미래신소재 개발을 목표로 하는 부산대학교 나노결정체연구실

부산대학교 나노결정체연구실(Nano Crystal Rasearch Lap, 정세영 교수/이하 NCRL)은 나노 스핀 물성 연구 및 소자개발과 다양한 단결정 원천 소재 성장 및 응용 기술 개발을 목표로 나노크기의 소재에서부터 수 밀리미터에 해당하는 소재까지 넓은 영역을 아우르는 신소재개발연구를 수행하고 있으며, 미래 고부가가치의 첨단 신소재 개발을 통해 국가원천기술력의 향상과 미래소재기술 선점을 위해 노력하고 있다. NCRL에서는 수소를 활용하여 새로운 개념의 스핀소자를 디자인하는 연구로서 빛 또는 전기장을 통해 자기적 특성을 제어하는 기술과 단결정을 이용한 신소재 개발, 그리고 학문적·기술적으로 핫 이슈가 되는 유망한 신물질의 육성 등 세 가지 분야에 대해 미래 신소재 개발이라는 목표를 가지고 연구를 진행하고 있다. 정 교수는 “30여 년 동안의 단결정 육성기술을 바탕으로 150 여종의 단결정을 개발하였으며, 단결정성장장치 개발 등을 수행해 왔다”며 “그간 성장한 결정들을 개인적 연구목적의 활용에서 그치지 않고 연간 약 2,000개 정도의 결정 시료를 타 대학 교수 연구실과 국립연구소 등 200여 기관에 연구목적으로 제공하고 있다”고 전했다.

그동안 여러 차례 언론을 통해, 단결정이 무엇인지 소개된 바 있으나 여전히 일반인들에게 단결정이란 생소한 것이라 할 수 있다. 정 교수는 “전 세계의 물리학자와 재료공학자, 화학학자들이 단결정 관련 연구에 매진하고 있으나 실제 연구가 일반인들의 경제활동과 동떨어져 있으면 그 연구는 살아있는 것이라 할 수 없다”며 “현재까지 학문적 성과와 알고자 하는 지식 축적의 목적에 많은 비중을 뒀다면, 남은 연구기간 동안은 그간의 연구 결과를 어떻게 사회활동에 적용할 수 있을까하는 고민을 하고자 한다”고 밝혔다. 최근의 연구 결과를 한 예로 들자면, 금속 단결정을 활용하여 개발한 Hall 측정장치는 측정치의 정확도를 10~100배가량 증가시킨다는 연구 결과 발표가 있었다. 정 교수는 “향후 이러한 금속 단결정소재를 NASA의 우주선 내 전류 전송 시스템과 HP 계측 장비 등에 적용하여 측정 기술의 진일보를 이루는데 기여하고자 한다”며 “최근 개발하고 있는 초 저저항의 금속 신물질의 경우, 가장 저항이 낮은 것으로 알려져 있는 은보다 20~30% 정도 더 낮은 저항체로서 초전도체가 상온에서는 여전히 높은 저항을 가지는 것을 고려할 때 상온에서 가장 낮은 저항체에 대한 세계 신기록을 본 연구실에서 수년간 보유하고 있으며, 앞으로도 NCRL에 의해 계속 갱신이 될 것”이라고 강한 자신감을 내비췄다.

소재 개념의 시작은 원자들이 뭉쳐져서 만들어지는 단결정의 성장에서 이루어질 수 있고, 여기에 물리적 특성이 첨가되면 바로 소자와 첨단 기능성 소재가 된다는 아주 간단한 원리다. 한국 결정성장대회도 원자들이 쌓여가고 그것이 커져서 투명한 보석과 같은 결정이 된다는 것에 신비함을 느낀 사람들의 취미활동의 일부라는 정 교수는 “일반인들이 가지는 과학은 어렵고 복잡하기만 하다는 선입견을 없애고, 누구나 생활 속에서 과학을 즐기며 경험할 수 있도록 관심과 흥미를 유발하기 위해 1997년부터 결정성장 콘테스트를 열고 있다”며 “청소년 과학 학습의 장에서 첨단 과학에 대한 관심증대로 일반부가 신설되는 등 행사규모가 확대되고 있고, 향후 이러한 교육 프로그램을 더 확대하고 국제화하여 많은 젊은이들이 과학과 미래를 함께 할 수 있도록 하는데 큰 기여를 하겠다”고 피력했다.