▲  카이스트 김상욱 교수

[동양뉴스통신] 김혜린 기자 = 미래창조과학부와 한국연구재단은 실리콘을 대체할 미래 소재로 주목받는 탄소 소재의 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 원천기술을 개발한 KAIST 신소재공학과 김상욱 교수(43)를 이달의 과학기술자상 6월 수상자로 선정했다.

김 교수는 탄소 소재에 실리콘 반도체 공정에서 널리 쓰이는 도핑 기술을 도입해 기존 방법으로 구현하기 어려운 탄소 소재의 물성을 구현한 업적을 인정받았다.

도핑(doping)은 실리콘에 붕소(B)나 인(P) 등 이종의 원소를 인위적으로 삽입해 실리콘 반도체의 성질을 조절하는 기술로 실리콘 반도체 공정에서 널리 쓰인다

탄소나노튜브, 그래핀 같은 탄소 소재는 전기적 특성이 우수하고  기계적 강도가 뛰어나 차세대 신소재로서 각광받고 있으나 다양한 응용소자에 적용하기 위해서는 그 우수한 특성을 정밀하게 조절하는 것이 관건이었다. 

김 교수는 탄소 소재에 질소, 붕소 등의 이종원소를 도입하는 방식으로 탄소소재의 전기적 물성 등을 미세하게 조절할 수 있음을 알아냈다. 나아가 이를 유기 태양전지, 유기 발광소자, 플렉서블 메모리 등 다양한 소자에 적용함으로써 그 소자의 성능을 극대화했다.

또 자기조립 방법(서로간의 미세한 힘으로 인해 자발적으로 구성물이 특정 구조를 이루는 방법. 바이러스 등에서 쉽게 볼 수 있다.) 으로 탄소나노튜브와 그래핀의 구조를 자유롭게 변형, 다양한 3차원 소재로 개발해 탄소소재의 응용 가능성을 넓혔다.

특히 크기 조절이 가능한 나노기공이 있는 3차원 그래핀 젤(gel)을 만들고 이를 에너지변환 소자인 슈퍼커패시터 전극으로 응용할 수 있는 가능성도 입증했다.  

김 교수는 지난 3년간 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials), 나노레터스(Nanoletters) 등 정상급 국제학술지에 53편의 논문(평균 impact factor : 8.987)을 발표하는 등 탄소소재 분야 연구성과를 인정받아, 세계 석학들과 나란히 소재 분야 권위지 어드밴스드 머티리얼스지 25주년 기념 특별리뷰 논문에 초청되었다.