2020년 11월 과학기술인상, 울산과학기술원 백종범 교수
□ 과학기술정보통신부(장관 최기영, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 노정혜, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 11월 수상자로 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 백종범 교수를 선정했다고 밝혔다.
□ 인적사항
o 성명 : 백종범
o 생년 : 1967년
o 소속 : 울산과학기술원
□ 주요 학력
o 1994. 8. ~ 1998. 8. 미국 애크론(Akron) 대학교 고분자과학과, 공학박사
o 1991. 3. ~ 1993. 2. 경북대학교 고분자공학과, 공학석사
o 1984. 8. ~ 1991. 2. 경북대학교 공업화학과, 공학학사
□ 주요 경력
o 2008. 8. ~ 현재 울산과학기술원(UNIST) 교수
o 2016. 8. ~ 2017. 7. 미국 국립연구소 PNNL 방문교수
o 2008. 8. ~ 2009. 8. 미국 조지아공대 방문연구원
o 2003. 9. ~ 2008. 8. 충북대학교 화학공학부 조교수/부교수
o 1999. 12. ~ 2003. 8. 미국공군연구소(AFRL/UDRI) 고분자부 연구원(P2)
o 2011. 01. ~ 2018. 12.. Carbon Letters 부편집장
o 2020. 01. ~ 현재 Journal of Materials Chemistry A 편집위원
□ 전문 분야
o 탄소 기반 소재 개발 (탄소 나노 튜브, 그래핀)
o 고분자 기반 다공성 유기물 개발
o 유기물 기반 에너지 소재 개발
ㅇ ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만원을 수여한다.
□ 가구나 냉장고 문뿐만 아니라 반도체, 전기차 모터 등 첨단산업의 핵심부품으로 사용되는 자석은 우리 삶에 필수 불가결한 핵심 소재다. 기존에는 금속물질만 자성을 가지기 때문에 자석은 금속으로만 만들 수 있다는 것이 상식이었는데 백종범 교수는 이런 통념을 깨고 유기 플라스틱 자석의 존재를 이론적으로 규명하고 실증을 통해 산업적 발전 가능성을 제시하였다.
ㅇ 1831년 11월 마이클 패러데이가 전자기유도법칙을 발표한 이래 전자기 기술은 비약적으로 발전하여 텔레비전과 컴퓨터, 스마트폰과 전기차에 이르는 다양한 전자제품이 생활필수품으로 자리 잡았다.
ㅇ 이들 제품의 디지털화, 경량화 추세에 따라 무거운 금속 자석을 대체할 소재 개발이 요구되는 가운데 가볍고 생체 친화적이며 가공이 쉬운 플라스틱 자석의 가능성은 지속적으로 탐구되었다.
ㅇ 하지만, 탄소로 이루어진 유기물은 전자가 화학결합으로 단단하게 묶여 자성을 갖기 어렵다. 2004년 영국 더럼대 연구진이 플라스틱 자석을 네이처에 보고하였지만, 그 재현성이 검증되지 않아 논문이 철회된 뒤 학계에서는 유기물 자성은 실현 불가능하다는 인식이 팽배했다.
□ 백종범 교수는 가벼운 유기 플라스틱도 금속처럼 자유전자가 많아지면 자성을 띨 수 있음을 이론적으로 규명하고, 금속 오염을 철저히 배제한 상태에서 유기물이 자석에 이끌려 오는 실험을 진행하여 유기물 자성체의 실체를 증명하였다.
ㅇ 연구팀은 탄소 원자가 포함된 유기화합물인 TCNQ를 섭씨 155도 고온에서 반응시켜 자성을 띠는 플라스틱(p-TCNQ) 제작에 성공했다. 합성된 플라스틱은 전자 스핀들이 적당한 거리를 두고 떨어져 서로 자연스럽게 영향을 주고받으며 강자성*을 보였다.
* 강자성: 물질 외부에서 자기장이 가해지지 않아도 스스로 자기화돼 자석이 될 수 있는 성질
ㅇ p-TCNQ로 이름 붙여진 플라스틱 자석은 2018년 8월 학술지 켐(CHEM)에 발표됐으며, 연구팀은 녹슬지 않고 영구적으로 사용 가능한 플라스틱 자석의 장점을 활용해 MRI 조영제, 전기차 모터 등 실생활에 응용 가능한 기술 개발을 목표로 후속연구를 진행하고 있다.
□ 백종범 교수는 “이번 연구는 자유전자를 가진 유기물 구조체를 설계하여 플라스틱 자석의 새로운 가능성을 제시한 데 의의가 있다”라며 “강자성의 세기를 높이는 후속연구를 통해 자성체 연구 분야의 초석을 다지고 금속 자석의 단점을 보완하여 산업 발전에 기여할 수 있기를 기대한다”고 수상소감을 밝혔다.
"본 저작물은 과학기술정보통신부에서 '2020년' 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 정책브리핑 사이트 www.korea.kr 에서 무료로 다운받으실 수 있습니다."