반갑습니다, 교수님. 소개 부탁드립니다.

안녕하세요. 저는 2010년 지스트 신소재공학부에 부임한 이후로 생체전자인터페이스, 에너지전환 및 환경정화용 유기, 무기, 하이브리드 소재 개발 관련 연구를 진행해오고 있습니다.

올 2월에 과학기술 전문 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 에 게재하신 연구 “고성능 미세섬유 기반 유기물 혼합형 전도체 제작 기술 개발” 에 대해 소개 부탁드립니다.

단순히 설명하면, ‘높은 전도성을 가지면서도 전해질 용액 안에서 높은 전기화학적 특성을 가지는 섬유를 개 발했다’고 말할 수 있을 것 같습니다. 좀 더 자세히 설명하자면, 유기물 전도체를 구성하는 유기분자구조를 기 존 반도체공정에서 사용하는 변형제어공학과 유사한 접근을 통해 일렬로 정렬된 결정구조로 만들어 전하가 한 방향으로 쉽게 이동할 수 있도록 유도하여 전도성을 향상시키면서, 동시에 조성이 동일한 유기물 분자구 조 물질이 갖고있는 고유한 전기화학적 특성에는 저하가 없도록 한 것이 특징이라고 할 수 있을 것 같습니다. 다만 이를 해당 연구에서는 ‘실험과 분석을 쉽게 하기 위해서’ 최소차원을 갖는 1차원 섬유구조를 사용하여 이를 증명했습니다. 실제 섬유구조 뿐만 아니라 일반적으로 사용하는 박막이나 근래 들어 각광받고 있는 3D 프린터로 제작된 3차원 구조체에서도 동일한 특성을 보일 수 있고, 재료적 제한도 크기 않기 때문에, 실질적 으로는 범용적으로 사용 가능한 원천기술이라 볼 수 있습니다.

연구를 하게 되신 계기는 무엇인가요?

근래 들어 유기물 혼합형 전도체의 특성향상을 위해 다양한 연구가 제시되었는데, 대부분 새로운 재료를 합성 하여 전기적 특성을 좋게 하거나, 전기화학적 특성을 좋게 하는 연구가 주를 이룹니다. 하지만두 특성은 상호 보완적이지 않아 Trade-OFF가 존재하다 보니, 하나가 좋아지면 다른 하나는 당연히 특성이 나빠지는 결과를 얻게 되죠. 그러나 전도체를 활용하는 소자의 구조를 좀 더 세밀히 살펴보면, 대부분 전자재료는 인가된 두 전 위차에 의해 한 방향으로 전하가 이동하므로 모든 방향으로 전도도가 우수할 필요가 없다고 생각했습니다. 그 러다보니 전하의 이동에 도움이 되는 결정구조를 한 방향으로만 배향시킬 수 있다면 Trade-OFF 없이 전기적 특성을 향상시킬 수 있을 것으로 예상하여 접근 했고 기계적 변형을 통해 배향성을 유도하는 방법을 강구하다 반도체 공정에 사용하는 변형제어공학을 모티브로 실험을 설계했습니다.

상업용 반도체 공정에 주로 사용되어 온 변형제어공학을 단일 가닥 미세섬유에 적용한다는 발상으로의 전환이 쉽지 않았을 것 같습니다.

아마 저를 포함하여 다년간 연구를 하신 분들은 어느 순간 ‘늘 하던 방식으로 제안하고, 실험하고, 분석하고 있는 게 아닌가’ 하는 생각이 드는 것 같아요. 그 당시 저는 제가 속한 재료, 화학 분야 학회 뿐만 아니라 다양 한 분야의 학회나 세미나에도 참석해보고 다양한 분야의 전문가, 교수님들과 토론을 하거나 공동연구를 수행 하면서 그 틀을 깨보려 했던 게 연구를 설계하는데 도움이 되었던 것 같습니다. 또한, 다양한 학과 출신의 석/ 박사 학생을 지도하며 서로의 배경지식을 공유하고 확장하며 연구하다 보니 오히려 어렵지 않게 해당 연구를 기획하고 발전시킬 수 있었던 것 같습니다.

끝으로 지스티안들에게 한 말씀 부탁드립니다.

코로나19로 인해 우리 원에서도 많은 분께서 고생하고 계십니다. 하지만 이러한 상황에서도 지치지 않고 좋 은 연구 결과를 꾸준히 내주시는 지스트 구성원들의 열의를 응원합니다.