안녕하세요. 메트릭 회원여러분!오늘 인터뷰에서 만나 보실 분은 나노소재를 이용해 자연계의 광합성을 모방한 인공광합성 기술개발에 성공하신 카이스트 신소재공학과 박찬범 교수님입니다. 교수님께서는 2008년도부터 교육과학기술부의 국가지정 연구사업으로 지원받아 연구에 박차를 가하고 계신데요. 그럼 교수님을 직접 만나뵙고 이야기를 나눠 보도록 하겠습니다.
1. 지금 교수님께서 하고 계시는 연구주제와 내용에 관해서 간단히 말씀해주시기 바랍니다. 저는 그 카이스트 신소재 공학과에 있고요. 재료공학과가 역사적으로 보면 금속이라든지 세라믹, 전자재료같이 무기소재들을 다뤄왔는데 저는 바이오소재를 전공을 하고 있습니다. 저희가 관심 있는 것은, 바이오소재들입니다. 이와 같이 DNA라든지 생물체와 같은 유기소재들을 이 기존의 무기소재들하고 하나의 융합을 통해, 새로운 기능을 갖는 하이브리드 소재를 개발하는 것을 지향하고 있습니다. New Functional Biomaterials(신기능생물소재기술개발), 이것이 저희 연구실의 큰 방향이라고 할 수 있습니다. 2. 얼마 전 나노소재를 이용해서 자연계의 광합성을 모방한 인공광합성 기술 개발에 성공소식을 뉴스를 통해 보도되었는데요, 인공광합성 기술에 대한 간략한 소개와 개발하시게 된 계기를 알 수 있을까요? 인공광합성과 대비되는 말이 광합성이잖아요. 광합성이라는 것은 다들 알고 있지만은 빛으로 일어나는 명반응이 있고 빛은 없이 일어나는 암반응이 있습니다. 이 두 가지가 하나로 일어나게 되는데 빛이 있을 때 일어나는 반응은 요즘 많이 개발된 태양전지기술을 이용해서 모방을 하고, 빛은 없을 때 일어나는반응은 효소라는 단백질을 이용해서 하는 실험으로 모방을 하고 있죠. 이 슬라이드에 있는 대로 식물 잎의 단면을 확대해보면 chloroplast라는 엽록체가 있고 엽록체에 다시 깊이 들어가 보면 약 5 마이크론 미터 정도 사이즈의 엽록체가 있습니다. 엽록체 안에서는 나노사이즈의 thylakoid(틸라코이드)들이 광합성을 일으키는데, thylakoid을 확대해보면, 이 피그먼트라는 하나의 광감응소재가 있습니다. 식물체에서는 클로로필이 빛을 받아서 에너지를 전환하는 것을 담당하고 있는데, 이것이 자연계의 물에서도 작동이 되는 솔라셀입니다. 태양전지죠. 광합성에 대해서 짧게 더 말씀드리면 광합성은 명반응과 암반응으로 구성이되어 있는데, 명반응에서는 빛을 받아 전자가 이탈되어서 ATP가 만들어지고 암반응에서는 NADPH라는 형태로 환원 파워가 만들어지게 됩니다. 이 두 가지가 밤에 빛이 없을 때 이산화탄소를 탄소화물로 만드는데 사용되게 됩니다. 그래서 광합성이 일어날 때의 명반응과 암반응을 우리가 모방할 수 있을까에 포커스를 맞춰서 연구를 진행하고 있습니다. 앞서 말씀드린 대로 자연계에서 환원파워 NADPH라는 것을 이용해 재생을 한 다음에 밤에 사용을 하고 리제너레이션을 시키는 것이 하나의 명반응이 되는 것입니다. 이것과 굉장히 유사한 것이 태양전지기술입니다. 태양전지기술이라는 것이 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 것인데 명반응으로 태양전지기술을 모방해보자는 것이 저희 아이디어가 되겠고, 암반응은 효소공학기술을 이용하자는 것이 아이디어가 되었습니다. 저희는 앞으로 솔라셀 테크놀로지를 통해서 인공나뭇잎이나 인공광합성미생물 등을 만들 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 3. 이 같은 인공광합성 기술은 고부가가치의 각종 정밀 의약품을 태양에너지를 이용해 생산하는 친환경 녹색생물공정 개발로 기대되고 있는데요. 현재 이 기술의 산업적 응용이 어느 정도 진행되었는지 궁금합니다. 이번에 이제 발표한 것은 광합성을 모방할 수 있다는 가능성을 보인 것이고요. 지금 현재 산업화까지는 앞으로 길이 멀다고 생각하고 있습니다. 그래서 말씀드린 대로 명반응에서 환원파워를 만든 다음에 이것을 이산화탄소를 탄수화물로 셀룰로오스로 바꾸는 데에 사용을 하잖아요. 경제성 자체는 별로없지만, 저희가 앞으로 추구하자고 하는 것은 환원파워가 필요한 효소반응기술이 굉장히 많은데, 가령, A라는 물질을 B로 만드는데 B가 정밀의약품이 될 수 경우가 수만 가지가 되는 화학반응에 적용을 시킨다면 각종 정밀의약품을 만들 수 있을 것을 기대하고 있고 그렇게 앞으로 나가야죠. 할일이 굉장히 많습니다.
4. 방금 소개한 인공광합성 기술 외에도 다양한 특허 기술을 보유하고 계신 것으로 알고 있습니다. 또 교수님은 2008년도부터 교육과학기술부의 '국가 지정 연구실사업'으로부터 지원을 받아 연구를 수행해 오시면서 해외 저명학술지들로부터 크게주목받는 연구 성과들을 발표하고 계신데요. 특허출원이나 국가지정연구실 운영 등의 연구 활동에 새로운 연구 아이템이 필요할 때 어디서 어떻게 영감을 받으시는지요? 저의 경우, 현재는 신소재공학과 재료공학과에 있지만은 제가 학부부터 박사까지는 화학공학과에서 교육을 받았습니다. 그래서 기존에 신소재공학과에서 못 보던 부분들을 제가 볼 수 있는 부분들이 있고, 때로는 학생들한테서도 배웠습니다. 저는 신소재공학 전공이 아니지만 신소재공학 전공인 학생들하고이야기 하다보면 이런 것도 있구나 하고 학생들한테 배우기도 하지요. 동료교수님들도 저와 살아온 트랙이 다르다보니 동료교수님들이 일하는 것을 보다보면 이것을 내가 하는 방식으로 적용하면 좋겠다고 생각하게 돼요. 인공광합성도 비슷한 케이스인데, 저와 같은 경우 광합성의 명반응과 암반응 중, 암반응쪽이 전공이라 효소공학 또는 화학공학을 이용했어요. 태양전지가 무엇인지도 몰랐는데, 재료공학과에 있으면서 태양전지에 대해 잘 아시는 분들을 많이 만났죠. 지금까지 두 분야가 만난 적이 없어요. 태양전지기술과 효소공학기술, 우연히 하다 보니 두 가지가 융합이 된다는 것을 저희가 알았죠. 이와 같은 식으로 아이디어를 얻어요.
6. 항상 새로운 연구를 끊임없이 해오고 계신데요. 이 같은 새로운 연구를 위해서는 논리력 만큼이나 창의력도 필요할 것 같습니다. 단답형 질문과 사고에 길들여진 공학도들에게 필요한 요인이나 노력해야 될 사항이 있다면 무엇이 있는지 조언 부탁드립니다. 연구를 안 하는 분이 보면 굉장히 좋아 보일수도 있는데 연구라는 것이 굉장히 힘든 길입니다. 남들이 밝히지 못한 걸 밝혀야 해서 굉장히 좌절도 많고 힘들기도 해요. 제가 학생들에게 항상 강조하는 것은 지식이 중요한 게 아니라는 겁니다. 요즘은 기술도 워낙 빨리 발전하고 있기 때문에 아무리 많이 알고 있다하더라도 아주 대단한 것은 아닌 것이 됩니다. 가장 중요한 것은 바로 의지죠. Motivation, motivation이 가장 중요하다고 봅니다. 연구를 하다보면 자기가 생각한대로 안되거든요. 실험하다보면 다른 방향으로 나오기도 하고 때로는 완전히 엉망이 되기도 하기 때문에 연구를 해나가면서 좀 어려운 길에 부닥쳤을 때 헤쳐 나아갈 수 있는 의지와 끈기, 이것이 굉장히 중요하다고 생각합니다. 저희 홈페이지 보시면 제가 좋아하는 말이 있어요. 캘빈쿨리지라는 30대 미국대통령이 한말인데, Nothing in the world can take the place of persistence.” Persistence만이 중요하다는 겁니다. 학력, 지능, 탤런트보다 더중요한 것이 persistence입니다. 제가 학생들을 보더라도 똑똑한 친구들이 오히려 연구를 못하는 경우가 더 많습니다. 연구라는 것은 하나의 토끼와 거북이 게임이기 때문에 학부 때 공부를 잘해서 들어온 친구들이 빨리 좌절을 해버려요. 오히려 거북이처럼 자기 의지를 가지고 오뚝이처럼 나갈 수 있는 학생들이 연구자로는 성공을 할 수 있겠지요.
저는 부산에서 고등학교를 나오고 포항공대 1기로 화학공학과를 들어갔습니다. 포항공대에서 학사, 석사, 박사를 받고 미국 UC 버클리에서 Post Doc.을 했습니다. 애리조나 주립대학교에서 3년 반 동안 assistant professor로 2006년까지 있다가, 카이스트 재료공학과에 온지 5년째에 접어들었습니다. 연구 환경에 대해서 말씀을 드리자면, 저는 국내에서 학위를 받았지만 미국에서도 공부를 하고 교수생활도 했었기 때문에 양국을 비교해볼 수 있는데요. 한 15~20년 전에 비해서는 어디서 학위를 하더라도 연구 환경 자체는 큰 차이가 없다고 봅니다. 오히려 국내가 더 나아요. 대전 같은 경우는 MIT보다도 환경이 더 낫다고 생각하고 있습니다. 그래서 연구기기라든지 연구 환경과 같은 것은 전혀 문제가 없고요. 그렇지만 한 가지 강조하고 싶은 것이 있다면, 학위는 하나의 면허증이기 때문에, 면허증이 있다고 운전을 잘하는 게 아니지 않습니까? 학위를 받았다는 것이 중요한 것이 아니라 얼마나 연구능력이 있는가가 중요한 것 같습니다. 대학원에 가는 것은 하나의 관례지, 대학원에 가서 박사학위를 받았다고 모두 해결되는 것이 아니고, 그 과정 중에서 얼마나 의지를 가지고 열심히 했는지 그것이 중요하다 생각이 됩니다. 의지력이 필요하다고 생각됩니다.
8. 부산에서 오셔서 외국에도 가시고 여기까지 많은 여정을 거치셨는데요. 연구를 하시고 교수님생활을 하시면서 힘든 점이 많았을 것 같습니다. 그럴 때 마다 다시 일어날 수 있게끔 해준 원동력이 있다면 어떤 것이 있을까요?
사실 연구라는 것처럼 외롭고 힘든 게 없어요. 힘든 연구를 지금도 왜 하고 있냐고 한다면, 한마디로 보람이죠. 새로운 것을 개척하는 보람이 가장 크다고 생각됩니다. 그리고 교육자로서 제자들을 키우는 보람도 크다고 생각합니다. 연구자로서는 남이 아무도 하지 않은 새로운 것을 최초로 한다는 데에 대한 보람, 교육자로서는 학생들이 자라는 과정을 볼 때 굉장히 보람이 있다고 생각됩니다. 그래서 보람으로 극복을 하고 있어요.
9. 마지막으로 METRIC 회원들이나 생명공학을 전공하는 후학들에게 한 마디 부탁드립니다.
제 인터뷰를 듣는 많은 분들이 기계공학 전문일 것 같네요. 최근 이공계 트렌드가 학문의 융합입니다. 요즘은 학과가 큰 의미가 없어요. 저 같은 경우도 화학공학과에서 학부부터 박사까지 마치고 지금 신소재공학과에서 가르치고 있죠. 저희가 연구결과를 낸 후에 경우에 따라서는 재료공학 저널, 화학저널이나생명공학저널 등에 보내거든요. 결국 학문의 구분이 중요한 것이 아니죠. 저희의 이번 인공광합성 연구를 보더라도 융합이 중요했어요. 저희는 태양전지기술과 효소공학 생명공학기술 두 가지를 융합했죠. 생명공학 하는 사람들이 태양전지가 뭔지 아무것도 모르고, 그리고 태양전지 하는 사람들이 바이오가 뭔지모르지 않습니까? 그러나 이 두 가지를 합쳤을 때 뭔가 새로운 게 나오게 되죠. 그래서 기계공학 측면에서도 다른 학문분야와의 융합이 굉장히 중요하다고 봅니다. 21세기의 대세는 다른 학문과의 융합이 될 것으로 생각하고 있습니다. 그래서 앞으로 연구하실 때에 이와 같이 융합이라는 것을 염두에 두시고, 어떠한 분야가 나의 전공이 아니니 맞지 않는다고 생각하지 마시고 항상 관심을 가지는 것이 좋겠습니다. ‘이렇게 한번 해보면 어떨까?’라는 생각을 하는 것이 좋겠죠. 실제 연구를 할 때에는 앞서 말씀드린 대로 지식보다도 의지가 중요합니다. 거북이처럼 뚜벅뚜벅 가는 사람이 성공한다고 말씀드릴 수 있겠네요.
* 인터뷰 진행: 정민경 리포터 * 촬영 및 편집: 손은하 ( disney30@metric.or.kr )
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