[이슈메이커=임성희 기자]
창의적이고 무한한 가능성을 지닌 에너지 소재 연구
혁신적 소재 설계 패러다임 제시 기대
미래의 과학자 양성할 선생님 배출하기 위해 노력
밝은 아우라가 느껴지는 이원태 교수는 얼마 전 아빠가 되었다며 기쁨을 감추지 않았다. 그의 밝고 긍정적인 에너지에 기자 또한 기분이 좋아졌다. 그는 밝은 내적 에너지를 바탕으로 실생활의 최첨단 에너지 소재를 연구하고 있다. 경북대 화학교육과에 부임하며 그는 선생님을 꿈꾸는 제자들이 화학뿐만 아니라 과학과 공학의 중요성과 매력을 전파하는 전문가로 성장할 수 있게 돕는 특급 도우미 역할을 하고 싶다고 밝혔다.
과학과 공학의 재미를 선사하는 선생님이 되었으면
이원태 교수는 “미래의 화학교육은 단순한 개념 전달을 넘어 첨단 소재와 에너지 기술을 이해하고 응용할 수 있는 융합형 교육이어야 하며 이를 이해하고 전달할 수 있는 선생님을 양성해야 한다고 생각합니다”라고 피력하며 “미래의 교사를 양성하는 화학교육과는 단순히 대학 교육을 넘어 중고등학생들에게까지 과학과 공학의 중요성과 매력을 전파할 수 있는 매우 특별한 위치에 있다고 봅니다. 경북대 화학교육과에 부임해 이런 저의 생각을 실현할 수 있는 최적의 환경을 얻어 감사하게 생각합니다”라고 덧붙였다. 그는 전기차용 하이엔드 양극 소재로 주목받는 고니켈 층상 구조 전이 금속 산화물의 결정 및 전자 구조적 특성과 성능 간 상관관계를 체계적으로 규명하고 이를 바탕으로 소재 설계의 근본적인 원리를 제시한 성과로 경북대에 부임할 수 있었다. “배터리를 구성하는 소재의 본질과 그 안에서 일어나는 화학적 상호작용을 이해하는 것이 무엇보다 중요하다고 느꼈습니다. 눈에 보이지 않는 원자 수준의 반응과 열화 메커니즘을 이해한다는 것에 매료됐고 그렇게 연구를 계속해올 수 있었습니다” 화학과 출신의 공학박사인 그는 이학과 공학의 시너지를 발휘하며 화학적 이해를 기반으로 혁신적인 에너지 소재 설계에 장점을 두고 있다.
전기차 배터리의 안정성을 높일 수 있는 새로운 설계 원리 발표
CIEL(Creative Infinite Energy Laboratory), 말 그대로 창의적이고 무한한 가능성을 지닌 에너지 소재를 연구하는 연구실을 운영 중인 이원태 교수는 ‘에너지 소재 설계’에 방점을 두고 특히, 이차전지 시장을 이끄는 무기계 산화물 소재뿐만 아니라 유기계 에너지 저장 소재를 다루고 있다고 설명했다. “카페인과 같은 친환경 유기물 소재까지 연구 영역을 확장하고 있으며 이를 통해 차세대 배터리와 지속 가능한 에너지 기술을 아우르는 융합적 연구를 진행하고 있습니다” 최근 그의 연구그룹이 전기차 배터리의 안정성을 높일 수 있는 새로운 설계 원리를 논문(ACS Energy Letters)으로 발표하며 주목받았다. “니켈 기반 층상구조 양극 소재의 구조적 안정성에 ‘무거운 원소’가 어떤 영향을 미치는지를 규명했습니다. 이 성과는 단순한 화학적 조성이나 전자구조 조절을 넘어 ‘원자 질량’을 새로운 설계 변수로 활용할 수 있는 개념을 제시했다는 점에서 의미가 큽니다”라며 이 교수는 “이런 개념을 한 단계 확장하여 계산화학과 머신러닝을 기반으로 한 지능형 소재 설계 플랫폼으로 발전시킬 계획입니다. 기존의 노동집약적 스크리닝 방식에서 벗어나 이미 알려진 성능 인자들과 이번 연구성과를 융합해 데이터화하고 AI 기반 모델링을 통해 짧은 시간 안에 유망한 후보 소재를 예측-도출하는 체계를 구축하고자 합니다”라고 설명했다. 이를 통해 창의적무한에너지연구실은 고성능-고안정성 에너지 저장 소재를 효율적으로 발굴할 수 있는 혁신적 소재 설계 패러다임을 제시하겠다는 계획이다.
이 교수는 향후 탄소 포집으로 확보된 이산화탄소를 유용한 화합물로 전환하고 이를 기반으로 한 차세대 에너지 저장 소재 개발을 진행하고 싶다며 “단순히 새로운 배터리 소재를 찾는 것이 아니라 ‘탄소 포집-전환-에너지 저장’의 전주기적 흐름을 하나의 에너지 소재 플랫폼으로 통합하는 것입니다. 이는 기후 위기 대응과 에너지 저장 기술의 혁신을 동시에 달성할 수 있는 지속가능한 에너지-화학 융합 연구의 궁극적인 방향이라고 생각합니다”라고 밝혔다.
“미래 에너지 전환의 중심에서 과학적 혁신을 이끌 연구자 양성”
과학 발전의 시발점은 다 호기심이었다. ‘왜?’라는 호기심이 없었다면 우리가 지금의 문명사회를 이룰 수 있었을까? 이원태 교수는 선생님을 꿈꾸는 제자들이 미래에 중고등학교 현장에 나가 학생들에게 과학적 호기심을 불러일으킬 수 있다면, 우리나라 이공계에 밝은 청사진이 될 것이라고 믿고 있었다. 아주 작은 힘이지만 그렇게라도 국가의 발전에 이바지하고 싶은 심정을 밝힌 그는 “우리 연구실은 단순히 실험 기술을 익히는 데 그치지 않고 분석-이론-데이터 기반의 융합적 연구를 통해 과학적 사고력과 문제 해결 능력을 기를 수 있는 환경을 지향합니다. 전기차 배터리나 차세대 소재에 관심을 가진 학생들에게는 ‘미래 에너지 전환의 중심에서 과학적 혁신을 이끌 연구자’로 성장할 수 있는 구체적 비전을 제시하고 있습니다”라고 덧붙였다.
‘누구’와 함께 연구하느냐가 중요
“연구를 수행하면서 ‘어디’에 있느냐보다 ‘누구’와 함께 있느냐를 더 중요하게 생각합니다. 좋은 연구 환경과 뛰어난 인프라보다 중요한 건 서로의 잠재력을 인정하고 성장의 과정을 함께 만들어갈 수 있는 동료와의 협력이라고 생각합니다. 결국 연구는 개인의 성취를 넘어 함께 성장하며 더 큰 가능성을 실현해 나가는 과정이라고 생각합니다”라고 밝히는 이원태 교수를 보며 긍정적인 에너지와 깊은 배려심을 가진 그와 함께 연구하는 학생들은 이미 50%의 성장 가능성을 확보하고 있지 않을까 하는 생각이 들었다. 이제 나머지는 그들의 몫이다. 자신의 연구뿐만 아니라 훌륭한 선생님을 키워내기 위해 노력하는 이원태 교수의 행보를 응원한다.
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