넓은 우주의 엉킨 실타래를 풀어가는 탐험
'꿈의 신소재' 그래핀을 연구하다 
    

2013년 5월, <네이처>지 자매지인 네이처 <커뮤니케이션>지에는 꿈의 신소재로 불리는 그래핀 열전도율 제어에 관한 기사가 실렸다. KRISS 배명호 박사가 제1저자로 포함된 미국 일리노이주립대학 연구팀이 일궈낸 획기적인 성과였다. 그래핀의 열전도율의 제어는 그래핀 소자를 미래 꿈의 소자로 활용토록 하는데 최고의 관건이다. 이르 풀었기에 향후 그의 연구에 주목이 간다. 그동안 그래핀에 대한 인식을 180도 바꾼 배명호 박사. 이제 2년차 새내기 연구원이지만 그의 연구성과가 인류를 어떻게 바꾸어 줄지 벌써부터 기대가 된다. KRISS의 루키이자 세계 최정상 연구를 수행중인 나노양자연구단 배명호 박사를 만나봤다.

전류표준을 위한 반도체 양자점 연구, 그래핀 연구 몰두 현재, 배박사가 연구하고 있는 분야는 나노양자 물리분야 중에서도 중시계 물리 분야다. 마이크로(Micro)와 나노(Nano) 사이인 ‘Meso’ 영역이라고 생각하면 된다. 그 중에서도 반도체 나노소재에서 초전도체 물질 등을 전자 소자 형태로 제작해 전자의 파동성 즉, 양자 역학적인 현상을 기반으로 양자 소자를 제작하는 데 관심을 갖고 연구에 나서고 있다. 배박사는 물리학을 전공 했다. 원래 그의 전공분야는 고온 초전도체에서의 전자 투과 실험을 통한 초전도성과 볼텍스에 관한 연구였다. 졸업 후 그는 연구경력을 쌓기 위해 미국 일리노이주립대(UIUC) 물리학과에서 2년간 박사후연구원으로 지냈다.

바로 그는 이곳에서 현재 KRISS서 진행하고 있는 초전도 나노선을 활용한 전류표준소자의 초석이 되는 연구를 진행했다. KRISS에 들어오게 된 계기이기도 했다. 그는 이제 3년차에 접어든 KRISS의 루키 연구원이다. 그는 초전도 나노선에서 일어나는 양자현상인 양자위상슬립이 존재함을 규명하기도 했다. 그러다 그래핀을 비롯한 나노 구조체에서 파워 손실에 관한 연구를 할 수 있는 기회가 생겨, 다시 3년간 미국에서 머물게 됐다.“초전도를 연구하는 극저온에서 파워 손실을 연구하는 600 ℃ 까지 넓은 온도 영역대를 넘나들며 연구를 한 게 제겐 가장 소중한 경험이었다”고 배박사는 말했다.

배박사는 연구하면서 현대 반도체 공정 기술 중 자신의 손으로 직접 소자를 만들고 관측한 실험 결과로 상상의 나래를 맘껏 펼칠 수 있다는 점에 매력을 느낀다고 말한다. 또 자신의 연구를 통해 현재 반도체 산업의 걸림돌을 하나, 둘 해결해 갈 수있다는 사명감으로 연구에 임하고 있다. 그런 만큼 배박사는 자신의 연구에 자부심을 느끼고 자신감도 있다. “실험을 하다 보면 수수께끼로 덮인 이 넓은 우주의 엉킨 것 같은 실타래의 끝을 잡고 있는 기분이 들 때가 있습니다. 하지만 알고 보니, 잡아당기기만 하면 단번에 풀리는 리본 묶음이라는 것을 알아차린 그 순간이 제겐 가장 보람을 줍니다. 넌센스가 상식으로 바뀌는 순간이죠.”라며 연구에 대한 애정을 드러냈다.

‘궁합이 잘 맞는’ 연구
배박사는 나노양자 분야를 연구하면서 성격이 조금 더 꼼꼼해 졌다. 생명과 같은 시료 제작을 할 때는 하루 종일 현미경만 들여다보고 있을 때도 있다. 그래서 실험기간 동안엔 좀 민감해 지기도 하고 측정을 할 때 누군가 옆에 있으면 신경이 쓰이기도 한단다. 하지만 이와 반대로 시료의 결과를 분석할 땐 말도 많아지고 사교적으로 변한다고. 배박사는 “연구자는 그러한 약간의 몰입과 외골수, 이중적인 면이 필요하다”고 말한다. 때로는 실험실 일로 가족에게까지 예민하게 대할 때가 있다. 그래서 가족들에게 늘 미안하고 고마운 마음이라고. 하지만 배박사는 평소 생활에서 그리 꼼꼼하지는 못하단다. 실제 일이 닥치면 그때 가서 바쁘게 움직이는 편이다. 또 배 박사는 사람 만나기를 좋아한다. 그래서 그는 현재의 연구에 100 % 만족하고 있다.

미래 영향력 있는 연구원 되었으면
배박사는 현재 초전도 나노선에 존재하는 ‘양자위상슬립’이라는 현상을 기반으로 전류 표준 소자를 개발하고 있다. 그리고 반도체 소자를 기반으로 한 전류 표준 소자 개발도 함께 진행하고 있다. 현재는 영국 National Physical Laboratory에 3개월 간 머물며 KRISS에서 개발한 반도체 전류 표준 소자의 정확도를 측정하고 그 측정기술을 배우고 있다. 배박사는 현재 전 단입자(single electron, single photon, single phonon 등)에 관련된 정밀 측정 분야에 관심을 가지고 있고 현재는 single electron을 이용해 전류 표준 소자 개발에 집중하고 있다. 자신의 연구분야를 가치 있게 여기고 자랑스럽게 생각하는 결실이 기대된다.