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과기부, 11월 과학기술인상에 백종범 UNIST 교수 선정
과기부, 11월 과학기술인상에 백종범 UNIST 교수 선정
  • 강민수 기자
  • 승인 2020.11.04 12:00
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금속 자석 고정관념 깨고 세계 최초 플라스틱 자성체 규명
백종범 울산과학기술원 교수 [사진=과학기술정보통신부]
백종범 울산과학기술원 교수 [사진=과학기술정보통신부]

[데일리그리드=강민수 기자] 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 11월 수상자로 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 백종범 교수를 선정했다고 4일 밝혔다.

가구나 냉장고 문뿐 아니라 반도체, 전기차 모터 등 첨단산업 핵심부품으로 사용되는 자석은 우리 삶에 필수 불가결한 핵심 소재다.

기존에는 금속물질만 자성을 가지기 때문에 자석은 금속으로만 만들 수 있다는 것이 상식이었다.

 

백종범 교수는 이런 통념을 깨고 유기 플라스틱 자석 존재를 이론적으로 규명하고 실증을 통해 산업적 발전 가능성을 제시했다.

1831년 11월 마이클 패러데이가 전자기유도법칙을 발표한 이래 전자기 기술은 비약적으로 발전해 텔레비전과 컴퓨터, 스마트폰과 전기차에 이르는 다양한 전자제품이 생활필수품으로 자리 잡았다.

이들 제품 디지털화, 경량화 추세에 따라 무거운 금속 자석을 대체할 소재 개발이 요구되는 가운데 가볍고 생체 친화적이며 가공이 쉬운 플라스틱 자석 가능성은 지속적으로 탐구됐다.

하지만, 탄소로 이뤄진 유기물은 전자가 화학결합으로 단단하게 묶여 자성을 갖기 어렵다.

2004년 영국 더럼대 연구진이 플라스틱 자석을 네이처에 보고했지만, 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 규명했다.

아울러 금속 오염을 철저히 배제한 상태에서 유기물이 자석에 이끌려 오는 실험을 진행해 유기물 자성체 실체를 증명했다.

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 강자성을 보였다.

p-TCNQ로 이름 붙여진 플라스틱 자석은 2018년 8월 학술지 켐(CHEM)에 발표됐다.

연구팀은 녹슬지 않고 영구적으로 사용 가능한 플라스틱 자석 장점을 활용해 MRI 조영제, 전기차 모터 등 실생활에 응용 가능한 기술 개발을 목표로 후속연구를 진행하고 있다.

백종범 교수는 “이번 연구는 자유전자를 가진 유기물 구조체를 설계해 플라스틱 자석 새로운 가능성을 제시한 데 의의가 있다”며 “강자성 세기를 높이는 후속연구를 통해 자성체 연구 분야의 초석을 다지고 금속 자석 단점을 보완해 산업 발전에 기여할 수 있기를 기대한다”고 말했다.