세라믹스 초대석 “초전도 신물질에 대한 정부 지원 많았으면……” 이번 ‘세라믹스 초대석’에서는 지난 2월에 ‘이달의 과학기술자상’을 수상한 포항공과대학교 물리학과 이성익 교수(48)를 만났다. 이성익 교수는 서강대학교 졸업 후 미 Ohio State University 이학석사, 박사를 거쳐 현재 포항공과대학교 물리학과 교수와 과기부 창의적연구진흥사업 초전도 연구단 단장을 겸임하고 있다. 이 교수는 ‘초전도 이보론 마그네슘 제작’에 세계 최초로 성공하는 등 뛰어난 연구실적을 거둬 지난 2월 한국과학재단의 ‘이달의 과학기술자상’을 수상한 바 있다. 기자는 인천공항 티켓팅 로비에서 이 교수와 인터뷰했다. 이 교수는 미국 물리학회 초청일정으로 미국발 비행기를 기다리고 있었다. 기자의 미국행 일정에 대한 질문에 이 교수는 국내 연구원으로는 최초 초청이라면서 말문을 열었다. 이성익 교수를 통해 지난 2월 ‘이달의 과학기술자상’을 수상한 소감과 세계 최초의 새 초전도 이보론 마그네슘에 대한 설명, 이번 연구의 노하우, 정부의 초전도 연구사업에 대한 지원강화의 필요성, 앞으로의 연구방향과 계획에 대해 들어봤다. 이성익 포항공대 물리학과 교수 - 지난 2월 ‘이달의 과학기술자상’을 수상하신 것 축하드립니다. 제 일생에 이러한 훌륭한 업적을 남길 수 있으리라고는 꿈에도 생각지 못했습니다. 친구들이 그러더군요. 대부분의 과학자들이 인생에서 큰 업적을 남기기 위해 수많은 노력을 하지만 결국은 대부분 이 뜻을 이루지 못하고 사라져 버린다구요. 저도 작은 업적이라도 물리학에서 하나를 이루고 싶었습니다. 선진국에 비해 연구 환경이 뒤져 있지만 국내에 돌아와 지난 16년간 초전도 연구만을 위해 준비를 했었습니다. 이 연구의 가장 핵심적인 역할을 수행한 초전도 연구단의 강원남, 정창욱, 그리고 김기준 세분을 비롯해 여러 연구원, 석박사 과정의 학생들에게 감사의 마음을 보냅니다. - 새로운 초전도 이보론 마그네슘의 제작에 세계 최초로 성공하신 것으로 알고 있습니다. 처음 이보론 마그네슘에 관한 정보를 얻고 곧바로 연구에 착수하자마자 저희 포항공과대학교 초전도연구단은 섭씨 850~1000℃, 3만 기압 하에서 ‘MgB2 고온고압시료’를 세계 최초로 합성했고, 곧이어 초전도성질을 측정하자 예상한대로 초전도 성질이 기존에 비해 대폭적으로 향상되었음을 알 수 있었습니다. 곧이어 박막 제조 연구에 착수하기 시작했습니다. 이미 선진 각국의 수많은 유수한 국립연구소, 기업 연구소 등이 초전도 응용의 기본인 초전도 박막화를 위한 연구에 돌입했습니다. 그런데 우리는 지난 16년간의 준비 과정을 통해 얻어낸 여러 비법이 있었기에 세계 최초로 세계 최상의 초전도 박막을 만들어 낼 수가 있었습니다. - 이번에 개발하신 초전도체의 응용, 실용화 범위를 말씀해주십시오. 가장 빠른 응용분야로는 마이크로 웨이브를 이용한 무선 통신시장과 양자간섭소자를 응용한 의료진단기기에 응용될 수 있을 것입니다. 이번 연구는 초전도 임계온도(초전도가 나타나는 온도)가 상당히 높습니다. 또 고온 초전도체와 달리 S파 초전도 간격을 가지고 있습니다. 따라서 잡음이 크게 줄어들 수 있어서 신호체계 전달의 난관을 한꺼번에 극복할 수 있는 물질입니다. 따라서 무선통신에 응용될 경우 가입자수를 현재보다 100배 이상 늘릴 수 있는 반면에 기지국수는 100분의 1로 줄일 수 있습니다. - 세계 최상의 초전도 박막을 만든 노하우가 있으시다면? 지난 3년 동안 수온계 고온 초전도체 박막을 만들기 위해 새로운 장치를 개발했습니다. 이번에 만든 MgB2박막을 만드는 박막과 수온계 고온 초전도체 박막을 만드는 체제가 동일했습니다. 따라서 사용하던 기구를 쓸 수 있어서 유리했습니다. 세계 다른 국가는 아직까지 이런 기구를 구비하지 않고 있습니다. 두번째로 박막을 만들 때 불순물이 들어가면 박막의 성질이 나빠집니다. 수온계 고온 초전도계를 처리할 장치를 지난 3년간 개발했습니다. 박막이 개발된지 1년이 지난 현재도 다른 국가의 연구진들은 고품질을 만들지 못하고 있습니다. 초전도 박막의 질에 있어서도 기술적 우위를 유지하고 있습니다. 국내에 특허출원했으며, 국외도 미국, 일본, 유럽 등지에 세계 특허를 가지고 있습니다. - 초전도 연구과정 가운데 힘드신 점은? 필요한 화학 물질이나 실험 기구를 빠르게 구할 수가 없습니다. 한 예로 마그네슘 분말이 필요한데 전략 물품으로 분류가 되어 갑자기 미국과 일본 회사가 공급을 중단했습니다. 할 수 없이 포항공과대학교, 한국기계연구원, 한국화학연구원 등의 여러 기관의 홈페이지에 이 분말이 필요하다는 글을 올렸습니다. 다행히 한국화학연구원에서 도와주셨습니다. 또한 진공에서 전기 용접을 해야 하는데 이 기구가 있는 곳도 같은 방법으로 찾았습니다. 분, 초를 다투는 연구를 하는데 새로운 기계들이 필요했습니다. 이 기계들을 하루 이틀 만에 설계, 제작한 후 가동 시켰습니다. - 국내 초전도 연구수준이 어디까지 와 있는지 말씀해주십시오. 1987년 당시 고온초전도체가 발견이 되자 선진국들은 국력을 기울여 이 새로운 물질의 연구경쟁에 뛰어 들었습니다. 이 당시 미국은 생산 분야에서 일본에 떨어지기 시작했다는 위기감이 팽배해 있었기에 21세기 선도기술의 하나인 초전도 기술에서만은 절대로 우위를 지키겠다며 이 연구에 정진했습니다. 당시 일본은 응용기술뿐 아니라 기초과학에서도 세계를 주도하겠다는 야심찬 계획하에 일본통신 산업성의 주관 하에 초전도 연구를 추진하게 됐습니다. 이밖에도 중국이나 대만의 초전도 연구의 노력도 주목할 만합니다. 특히 대만정부는 우리나라에 비해 약 4배 이상의 연구비를 초전도 연구에 투자하고 있습니다. 고온초전도체가 발견되기 이전의 국내의 초전도연구는 거의 전무했다 해도 과언이 아닙니다. 이때 과학기술부에서는 본 연구의 중요성을 인식하여 국내 전문가들로 구성된 고온초전도 연구협의회를 구성하게 됐습니다. 이 협의회를 모체로 하여 고온초전도 국내 연구가 활성화됐습니다. 이후 국내의 초전도 연구는 대학을 중심으로 한 기초물성연구 및 기업 및 연구소를 중심으로 한 응용 연구 분야가 눈부신 발전을 하게 됐습니다. 규모는 작지만 일부의 분야에서는 세계적인 연구 결과가 도출이 되고 있습니다. - 최근 정부에서도 초전도 사업에 대한 지원을 강화한 것으로 알고 있습니다. 과학자들에게 가장 필요하고 시급한 지원은 무엇입니까? 정부에서 강화한 사업은 지난 15년 전 개발된 구리 산화물계 초전도체 응용에 관한 것입니다. 이에 반해 새로운 물질이나 현상이 나타났을 때 그것에 대한 지원마련이 없는 실정입니다. 세계적으로 앞서가는 응용연구가 필요하듯이 가능성이 큰 연구에 대한 분석, 계획에 대한 정부의 대응조치가 필요합니다. 즉 촌각을 다투는 연구, 분야에 대한 정부의 발빠른 대응이 절실합니다. 현재 미국측 연구소에서 저희 연구실에 함께 연구하자는 문의가 많이 오고 있습니다. 그러나 연구 독점이 가능함에도 불구하고 지원이 부족해서 걸림돌이 되고 있습니다. 정부가 새로운 연구개발에 대한 새로운 시스템을 만들어야 할 것이라고 생각합니다. - 미국, 유럽 등의 유수대학과 연구소에서 포항공과대학교 초전도 연구단과 공동연구를 제안, 공동연구가 수행중이라고 들었습니다. 세상에 좋은 시료를 가지고 있다는 것이 이렇게 행복한 것인지 이제야 알겠습니다. 지금 전 세계의 협력 연구자가 수십 명에 이르게 됐습니다. 그것도 옛날에는 교과서로만 만나던 대가들과 말입니다. 이제 우리의 실력이 인정됐기 때문에 이런 공동 연구를 제안하는 것입니다. 지금까지는 초전도 기초 물성 연구 분야의 공동 연구가 진행됐지만 앞으로는 응용 연구가 많이 진행될 것 같습니다. - 앞으로 연구하실 방향이나 계획에 대해서 말씀해주십시오. 이 물질은 여러 장점이 있습니다. 첫째로 구조가 간단하며 화학적으로 매우 안정되어 있고, 지상에 풍부하게 저장돼 있고, 둘째로 재래식 초전도물질보다 초전도 전이온도가 매우 높아 이 정도의 온도라면 액체헬륨을 쓰지 않고 단순한 전기냉장고로도 충분히 온도를 낮출 수 있어 그 응용이 무궁무진합니다. 마지막으로 이 물질은 현존하는 어떤 초전도체보다 초전도 전류를 많이 흘릴 수 있는 장점이 있습니다. 현재까지 알려진 바로는 이 물질은 전기를 1cm2에 수 천만 암페어를 흘려도 저항이 나타나지 않습니다. 이는 서울시 전체에서 쓰는 모든 전기를 지름 1cm의 전선으로 운송할 수 있는 양입니다. 따라서 이 초전도체를 이용하면 마이크로파를 이용한 무선 통신 기지국의 주요 부품으로 가장 먼저 사용이 될 것입니다. 본 연구단은 이 박막을 이용하여 초전도 컴퓨터의 기본 부품인 조셉슨 소자 개발을 위해 연구를 할 것입니다. 이 새로운 초전도 박막은 마이크로파를 이용한 무선 통신 기지국의 주요 부품으로 가장 먼저 사용이 될 것이며, 곧 이어 위성간의 장거리 통신망의 핵심 부품으로 사용이 되어 그 응용이 본격화될 것입니다. 따라서 마이크로파 소자들을 이용한 이 부품이 우주 공간에서 사용이 되는 경우 우리 나라가 절대적으로 유리한 위치를 선점할 것입니다. 朴善姬 기자