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SF 영화에서나 보던 자동으로 냉난방하는 옷감, 카멜레온처럼 주변환경에 따라 위장무늬가 변하는 군복... 먼 미래 이야기가 아니다. 그러면 전원공급은? 이 또한 유연한 마이크로 수퍼커패시터를 사용하면 된다. UC버클리대를 졸업하며 유연한 마이크로 수퍼커패시터를 개발한 김문석君을 만나봤다.
“얇고 구부릴 수 있는 마이크로 수퍼캡이 만들어지면 시간과 공간 제약없는 전원이 확보됩니다.”
김문석 군은 유연한 마이크로 수퍼캡의 의의를 설명했다. 입는 컴퓨터 시대에 유연한 마이크로 수퍼캡은 일종의 타임머신에 비유된다. 원래 수퍼캡이 충방전이 빠르고 장수명인데 여기에 크기를 줄이고 유연성까지 더했으니 어디든 응용가능하다.
UC버클리대를 갓 졸업한 김 군의 대학교 논문이 유수 학술지인 ‘카본’에 실리며 잔잔한 파문을 일으킨 이유가 여기 있다.
“응용처가 입는 컴퓨터에만 국한되지 않습니다. 선없는 센서 네트워크, 독립형 생의학 기기, 자동 마이크로 로봇 등 활용범위가 넓습니다.”
김 군은 UC버클리대 화학엔지니어링과에서 로야 마부디안 교수 밑에서 수학하며 수퍼커패시터용 전극소재 개발에 참여했다. 탄화실리콘 나노와이어를 연구한 존 알퍼 부교수와 극한소재와 다공탄소를 결합한 벤 시아 부교수를 도우며 식견을 넓혔다. 그리고 학부 졸업생으로서는 드물게 유연한 마이크로 수퍼캡을 개발하며 제1저자로 자신의 이름을 유력 학술지에 등재했다.
“수퍼캡은 빠른 충방전과 장수명이 특성입니다. 마부디안 랩은 한발더 나아가 ‘마이크로’로 축소해 통합회로에 적용했습니다. 저는 마이크로 수퍼캡을 유연하게 만들어 어디든 쉽게 적용할 수 있게 응용했습니다.”
김 군은 차분히 자신의 연구성과를 소개했다. 연구성과를 소개하는 홍안의 앳된 얼굴은 호기심으로 충만해 있었다.
제작법은 여러 단계를 거쳤다. 광경화성 수지를 열분해해 폴리카보네이트를 벗겨낸다. 그리고 폴리에틸렌을 붙여 메틸렌 크로라이드에 담가 폴리카보네이트를 녹인다. 그러면 원소재인 패턴화된 광경화성 전극이 마련된다. 원소재를 열분해하면 완성된다.
“이 기술은 규모있게 기존 마이크로 직조기술과 쉽게 통합할 수 있습니다.”
김 군은 중학교 마치고 미국으로 건너갔다. 언어와 문화차이가 주는 스트레스로 어려운 시기를 겪기도 했지만 신앙심 깊은 어머니의 헌신적인 희생으로 명문 UC버클리大 화학엔지니어링 공학과에 당당히 합격했다. 그리고 올해 졸업과 동시에 美동부 뉴욕주 소재 코넬大에 진학했다.
김 군은 코넬大에서도 에너지저장장치(ESS)를 연구할 계획이다. 수퍼캡과 리튬, 나트륨 기반 이차전지에 대해 연구하고 싶어한다.
“수퍼캡이 리튬이온전지와 결합하면 보다 실용적인 ESS가 만들어 질수 있습니다. 우리 기업의 보다 많이 관심 갖기를 바랍니다.”
다부지게 말하는 김 군의 눈빛은 한번 더 반짝였다. 우리나라 이차전지 산업의 미래를 짊어진 그였다.
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