신소재 개발은 국가 기반연구…“장기적·지속적 투자 아쉬워”
전기전자 및 반도체, 자동차 및 항공부품산업, 제철 및 철강, 뉴세라믹스 산업, 정보통신, 에너지, 환경공학까지 거의 모든 첨단산업분야와 결합하여 함께 발전가능성을 키워나가고 있는 분야는 신소재 개발로서, 공학기반 연구 중 국가기반연구로서 기초연구에 대한 제도적 지원과 연구분야에 대한 교류가 활발히 필요한 곳도 다름 아닌 신소재 개발 분야이다. 이러한 현실을 반영하듯 무수히 많은 연구자들이 신소재 개발에 사활을 걸었지만, 당장의 성과에 열을 올린 나머지 지속적인 투자가 현실화되지 못하고 연구자들이 다른 분야로 이탈하는 경우가 발생하여 많은 문제점을 안게 된 것도 사실이다.
지난 2004년, 영국 옥스퍼드대에서 박사과정을 밟던 유학생신분으로 탄성이 강한 방탄복 신소재를 개발, 국제특허까지 내며 세상의 주목을 받은 받았던 세종대학교 신소재공학과 김기범 교수는 현재 나노구조재료연구실을 이끌며, 기존의 금속 재료에 비해 특성 및 기능성이 크게 향상된 신개념의 재료 개발에 도전하고 있어 관심을 모으고 있다.
김 교수가 이끌고 있는 나노구조재료연구실은 현재 큰 틀에서 금속재료의 조직제어를 이용한 신기능 부여에 관한 연구를 수행하고 있다. 구체적으로 연구팀은 △액체구조 금속재료인 금속 비정질 합금의 개발 및 특성 △나노 극미세 결정 미세조직 제어를 이용한 고강도·고연성 동시 구현 금속 합금 개발 및 변형거동 특성 분석 △환경소재로 응용범위가 폭넓은 다공성 금속재료 개발 및 표면 기능화 연구 △최근 사회적 이슈인 희소금속(고부가가치금속)의 순환기술을 응용한 고기능 소재화 기술 연구를 수행하고 있으며, 특히 나노 극미세 결정 미세조직 제어형 합금의 경우 철강소재에 응용이 가능한 금속재료에 국한하지 않고 티타늄·마그네슘·알루미늄·구리 등 비철합금에서 유용하게 사용되는 합금군에서 기존에 시도되지 않았던 새로운 합금조성 영역을 개발해 최종적으로 미세조직의 불균일도를 제어함으로써 강도와 소성을 동시에 향상시키고자 하는 연구를 진행하고 있다.
21세기를 이끌어갈 핵심 고부가가치산업으로 각광받고 있는 신소재개발은 사용 환경은 물론 저비용, 재활용성 확대와 효율 극대화에 대한 요구에 따라 기존의 금속재료에 비해 특성 및 기능성이 크게 향상되고 있다. 벌크 나노 공정합금에서 크기 변수가 연성에 미치는 영향을 발표해 2008년 국제저명학술지인 Applied Physics Letters의‘이슈 표지논문’으로 선정될 만큼 해외 유사연구자들로부터 많은 관심을 받고 있는 세종대 나노구조재료연구팀은 연구를 통해 크기 변수를 이용하여 새롭게 개발한 나노 하이브리드 공정 복합재를 설계하여, 재료 설계 분야에 새로운 개념과 이론을 제공하며 산업계는 물론 궁극적으로 여러 우수한 특성을 적절히 조합함으로서 요구되는 특성을 만족 시킬 수 있는 맞춤형 재료설계 실현에 보다 접근 할 수 있을 것이라는 학계의 평을 받기도 했다.
현재까지 SCI논문 약 120편(주저자, 공저자 포함)을 발표할 정도로 활발한 연구성과를 거두고 있는 김기범 교수는 “얼마 전 중국이 대량 매장된 희토류에 대한 자원무기화로 국제사회를 긴장시킨 사례에서도 볼 수 있듯 자원순환형 희소금속의 소재화 연구의 중요성에도 관심을 가지고 우수한 소재 기술개발 목표로 연구를 수행하겠다.”며 희소금속의 소재화 연구에도 박차를 가하겠다는 포부를 밝혔다.
미래 자원무기화에 따라 희소금속의 사용량 저감 및 재활용 기술을 이용한 우수한 소재 기술개발을 목표로 연구를 수행하고 있어 가시적 성과가 나타날 시간도 머지 않은 듯하다.
현재 연구원간의 원활한 협동을 통해 공통된 목표아래 연구에 매진한다면 우수한 연구실로 성장할 것이라고 밝힌 김 교수는“현재 공학 연구 분야는 특성화 및 전문화가 이루어져 있기 때문에 한 두명의 연구인력이 소재개발과 특성평가 등 모든 부분을 소화하기 어렵다”면서 협력연구를 통한 시너지 효과와 더불어 새로운 응용분야의 개척을 강조했다. 한편, 홍익대 금속재료공학과를 졸업한 김 교수는 연세대 석사를 거쳐 영국 옥스퍼드대학교에서 박사학위를 취득했으며, 2004~2006년 독일 다름슈타트공대 실무연구원으로 활동한 뒤 2006년과 2007년 독일 라이프니츠연구소(IFW-Dresden) 초청방문교수를 역임했다.
