셀룰로오스 분야에서 국내 최고로 평가받는 김재환 인하대 기계공학과 교수와 대학원생들.
[인천=일요신문]박창식 기자= 인하대학교 기계공학과 김재환 교수는 오는 10월 일본 셀룰로오스학회가 전 세계 이 분야 연구자에게 수여하는 Hayashi Jisuke Award를 수상한다.
김 교수는 2003년 세계 최초로 셀룰로오스 종이에 전기를 가하면 움직이는 Electro-Active Paper(EAPap)를 개발했다. EAPap는 획기적이었다. 벌레 모양을 한 생체모방 로봇이나 전자 소자 등으로 응용이 가능하며 위치 변화량 등 길이의 변화 비율을 계측하기 위한 센서인 변형률 센서, 종이 스피커 등으로도 활용할 수 있다.
김 교수는 움직이는 종이를 발표했고 NASA에서 연락이 왔다. 그는 NASA에 초빙돼 2001년부터 2003년까지 방학 동안 NASA에서 연구를 진행할 수 있었다. 이어 2003년부터 2012년까지 창의연구단 지원으로 9년간 NASA와 셀룰로오스를 활용한 소프트 로봇 연구도 진행했다.
최근에는 탄소 나노튜브와 그래핀, 산화 아연 등 나노 재료를 섞어 하이브리드 셀룰로오스 다기능 재료를 만들었다. 이를 이용해 기계 구동 부품인 엑추에이터와 종이 트랜지스터, 일회성 바이오 센서 등을 개발했다. 셀룰로오스를 응용할 수 있는 새로운 분야를 개척한 것이다.
김 교수는 “보통 제지, 소재 전공자가 셀룰로오스 분야를 연구하는 경우가 많은데 기계공학과 전공자로서가 이 분야에서 높은 성과를 낸 것은 드물다“면서 ”전공 분야가 아닌 만큼 세계적인 셀룰로오스 관련 전문가들을 만나는 등 연구에 매달렸다”고 말했다.
김 교수는 현재 미래창조과학부 한국연구재단이 지원하는 나노셀룰로오스 기반 미래 복합재 창의연구단(CRC for NCFC‧Creative Research Center for Nanocellulose based Future Composites) 인하대 기계설계실에서 연구를 진행하고 있다. 창의연구단을 두 번 유치한 것은 김 교수가 기계공학분야 최초다. 2003년에 이어 2015년에도 연구단 유치에 성공해 2015년부터 9년 간 72억원을 지원받는다.
김 교수는 “2003년 창의연구과제에 처음 선정됐을 당시, 3년 단위로 진행하는 단계 평가에 통과하기 위해 몇 날 며칠을 연구실에서 밤샘해야했다“면서 ”연구 실적을 내지 못하면 강제 탈락될 수 있어 열심히 하는 수 밖에 없었다. 그렇게 3년이 지나자 서서히 성과가 나오기 시작했다. 1년에 발표한 논문만 30편이 넘었다. 금맥을 발견한 듯 엄청난 결과였다”고 말했다.
앞서 지난 4월 인하대와 NASA Langly 연구소와의 업무협약을 끌어내는 데도 김 교수의 연구 성과가 중요한 역할을 했다. 김 교수가 개발하고 있는 박막필름은 심우주 탐사선인 헬리오스 블레이드 소재로 사용될 전망이다. 이와 함께 현재 나노셀룰로오스를 강한 자기장을 활용해 배열하고 연결하는 일을 연구하고 있다.
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