김필립 미 하버드대 물리학과 석좌교수

김필립 미 하버드대 물리학과 석좌교수 

노벨물리학상 거론됐던 재미 과학자

김필립 교수는 1968년 서울에서 출생하여 1990년 서울대학교 물리학과를 졸업하고, 1992년 서울대학교 물리학과에서 석사학위를 취득하였다. 석사 취득 후 미국으로 건너가 1999년에는 하버드대학교에서 응용물리학으로 박사학위를 받고, 1999년부터 2001년까지 미국 UC버클리대학교 물리학과에서 박사후 연구과정을 통해 미국에서의 연구 생활을 시작했다. 2001년부터 2012년까지 컬럼비아대 교수를 역임하고 현재는 하버드대 물리학과 교수로 재직 중인데, 컬럼비아대 재직 시절인 2005년, 네이처지에 그래핀의 물리적 특성을 처음으로 규명한 논문을 게재하여 전 세계 물리학계로부터 주목을 받아 오고 있는 인물로 노벨상에 가장 근접한 한국 과학자로 꼽혀왔다. 그런데, 2010년 10월 그래핀 분야의 선구자 두 명이 노벨물리학상을 수상하게 되었는 데, 김필립 교수는 안타깝게도 누락되었고 세계적인 반론이 여기저기서 터져 나왔다. 당시 학계에서는 김 교수의 실질적 기여도가 수상자들을 압도한다는 평가와 함께 관련 분야 저명인사들의 항의도 이어졌다. 또한 영국의 세계적 과학학술지 네이처는 온라인판에서 정식으로 문제를 제기했으며, 마침내 노벨물리학상 위원회는 실수를 인정했다. 그러나 김 교수는 순응했다. 기여도를 어떻게 보느냐 하는 데에는 차이가 있을 수 있으며, 노벨물리학상의 오랜 철학으로 볼 때 ‘최초의 기여자를 우대한다’는 데에 기인할 수 있다는 것이다. 따라서 수상자들의 첫 논문이 김 교수 자신을 비롯한 여러 후발자들에게 도움을 줬기 때문에 그 점을 중요시 한다면 순응해야 한다는 것이 사려 깊은 김 교수의 뜻이였다. 참으로 아쉽지만 진정 훌륭한 마음가짐이라 할 수 있다.

꿈의 소재로 불리는 그래핀 연구의 세계적인 권위자꿈의 소재로 불리는 그래핀의 물리적 특성을 규명하여 세계적인 명성을 얻고 있는 재미 과학자 김필립 교수는 그래핀의 빠른 발전 속도와 함께 더욱 크게 주목받고 있다.

그래핀은 흑연을 의미하는 ‘그래파이트(graphite)’와 화학에서 탄소 이중결합을 가진 분자를 나타내는 접미사인 ‘ene’를 결합하여 조성한 신소재 용어이다. 실리콘보다 100배 이상 빨리 전류를 전달하며 강철보다 200배 강하면서도 신축성이 좋아서 휘거나 접을 수 있는 디스플레이와 차세대 반도체 소재로 각광받고 있다.

그래핀의 연구는 그 역사가 길지 않다. 그리고 그래핀 연구의 특징은 연구의 초기 단계부터 기초에서 응용으로 넘어갈 정도로 연구가 가속화 되고, 논문의 성장속도도 기하급수적인 성장세를 보인다는 점이다. 2010년 경에는 1일 7~8편의 논문이 쏟아져 나올 정도로 연구에 가속이 붙게 되었고, 따라서 기초연구에 대한 지원이 세계적으로 높아지는 현상이 나타나기도 했다. 그래핀의 흥미로운 점이라면 전기적 성질로서 대부분의 빛이 그래핀을 투과하면서도 아주 좋은 도체성질을 띈다는 것이며, 그래핀은 질겨서 25%까지 늘려도 제자리로 돌아오고, 4000~5000도의 고온에서도 녹아내리지 않는다는 점이다.  이러한 우수한 물질적 성능 외에도 그래핀을 만들어 내는 방법 또한 중요하다. 2010년도 노벨물리학상 수상자 가임교수와 노보셀로프 교수가 노벨상을 수상하게 된 방식은 스카치테이프로 한 장씩 떼어내는 것 이였으며, 이는 연구소에서 응용할 수 있는 정도였으나 상용화에는 미흡하였다. 따라서 지난 몇 년 동안 다양한 방법들이 개발되었고, 1m 수준의 대면적까지 나왔지만, 좀 더 싸게 많은 양을 합성할 수 있도록 하는 방법은 계속 개발되고 있는 중이다.  그래핀을 이용한 제품의 상용화는 잉크나 페인트가 최우선이 될 것으로 보이며 그래핀의 우수한 성질을 응용하는 것이다. 빛의 투과성을 이용할 경우는 그래핀 옵토일렉트로닉 디바이스로서 빛을 전기적으로 바꿔낼 수 있어서 플렉시블 디스플레이를 비롯한 플렉시블 전자제품의 제작에 큰 역할을 할 것으로 보인다. 또한 그래핀을 이용하여 양극재로 에너지 소자 분야에서도 큰 성과를 보일 수 있을 것으로 전망된다. 하지만 전자부품 분야의 경우는 몇 가지 이견들이 있어서 실리콘 대신 그래핀을 쓸 수 있는지에 대한 의구심이 있다. 반도체로 사용하기 위해서는 에너지 간 띠 간격(Band Gap)이 있어야 하는데, 그래핀은 그것이 없기 때문이다. 이점은 앞으로 좀 더 심도 있게 연구가 이루어져야 할 부분이다.

김 교수는 저차원 물질과 같은 기초적인 연구도 진행하고 있다. 저차원 물질은 2차원 물질인 그래핀을 포함해 1차원, 0차원까지도 포함하게 되는 데, 1차원은 나노튜브가 될 수 있다. 0차원 양자점까지 전기가 어떻게 흐르는지에 관한 연구이다. 그는 국내 대학들과도 몇몇 프로젝트를 공동으로 진행하고 있다. 성균관대 연구진들과는 그래핀 소자를, 홍병희 서울대 교수와는 대면적 그래핀을, 연세대와는 열전 소재 등을 공동 연구 중이다. 머지않아 우리 국민 모두가 염원하는 노벨과학상 수상자가 탄생할 수 있기를 간절히 기원해 봅니다.

다음은 김필립 교수의 그 동안의 활동 내용(경력)과 국내외의 공신력 있는 기관들로부터의 수상 내용들 및 주요 업적들이 명기되어 있다.

◆주요 경력

2014년~현재 미국 하버드대학교 물리학과 교수

2007년 미국 물리학회 응집물질물리분과 석학회원

2001~2014년 미국 컬럼비아대학교 물리학과 교수　　

1999~2001년 미국 UC버클리대학교 물리학과 박사후과정 연구원수상 경력

◆수상경력

2011년 자랑스러운 한국인상 수상  (제6회, 미주동포후원재단)　

2008년 호암상(제18회, 과학상 수상, 호암재단)주요 업적

◆주요업적

2010년도 노벨물리학상의 유력한 수상 후보였으며, 수상 대상 업적에 대해 매우 중요한 기여를 한 것으로 인정을 받고 있다.