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“UST, 자기만의 나무 키우는 데 가장 적합한 대학원”
2020.10.07

“UST, 자기만의 나무 키우는 데 가장 적합한 대학원”
[인터뷰] UST-KITECH School 김범성 주임교수 (산업소재·스마트제조공학 전공)



김범성 산업소재·스마트제조공학 주임교수와 학생들의 모습.ⓒ한국생산기술연구원


최근 미국과 중국 간 무역 갈등이 고조되는 가운데 미국이 중국 통신장비업체인 화웨이 제품 보이콧을 선언하자, 중국에서는 ‘희토류(Rare-Earth Element)’ 수출 제한 검토에 나섰다. 희토류가 국제 협상에서 주요 카드로 작용한다는 의미다.


일본과 중국 간에 ‘센카쿠열도’(중국 지명: 댜오위다오)를 둘러싼 영유권 분쟁사례도 있다. 일본이 중국 선원을 구금시키자 중국은 일본에 대한 희토류 수출금지라는 압박을 가했고, 이에 일본은 체포했던 중국 선원을 곧장 석방한 바 있다. 희토류가 무엇이기에 이렇게 가치가 높은 것일까?


희토류는 존재하는 양이 많지 않아 희귀한 금속, 즉 자연에 매우 드물게 존재하는 17개 희소금속 원소를 총칭하며 전 세계 소비량의 97%를 중국이 공급한다. 희토류는 자동차, 반도체, 디스플레이 등 산업 전반에 필요하다. 소량이지만 없으면 그 품질이 현저히 떨어지기 때문에 매우 중요한 물질이다. 하지만 국내에서는 단 1개의 희소금속도 생산되지 않아 전량 수입에 의존하고 있기 때문에 관련 연구가 꼭 필요하다.

UST-KITECH School에는 이처럼 주요 산업에서 반드시 필요한 희소금속에 대해 배울 수 있는 전공이 있는데 바로 ‘산업소재·스마트제조공학 전공’이다. 해당 전공에 대해 김범성 주임교수를 만나 이야기 나눠봤다. 아래는 김 주임교수와 나눈 일문일답.



김범성 주임교수는 희소금속 관련 연구를 진행 중이다.ⓒ한국생산기술연구원


Q. 교수님 연구 분야를 소개 부탁드립니다.

“저는 주로 ‘희소금속’ 관련 연구를 합니다. 희소금속은 산업에 꼭 필요한 소재이지만 구하기 어렵고, 가격이 높다는 한계 때문에 활용에 제약이 많습니다. 이 같은 한계를 극복하고자 이른바 ‘3R기술’을 연구합니다. 3R기술은 희소금속을 쓰지 않고도 고품위 제품을 만드는 대체기술(Replace), 지금까지 쓰는 것보다 적게 쓰더라도 고품위 제품을 만드는 저감기술(Reduce), 이미 핸드폰, 자동차에 쓰였지만 다시 희소금속을 추출해 재사용하는 재활용기술(Recycle)을 뜻합니다.


또한 하이엔트로피 알로이(High-Entropy Alloys)라고 하는 무질서한 형태의 원자 구조의 재료들도 연구 중인데, 하이엔트로피 금속에 희소금속을 더해 강도는 높이면서도 가볍게 만드는 연구도 진행 중입니다.


그 외 자석관련 연구도 간단히 소개하자면, 최근엔 큰 스피커로 들었던 풍부한 음량을 굉장히 작은 이어폰으로도 들을 수 있죠? 그 이유가 바로 고성능 자석 덕분인데 재활용기술을 통해 희토류를 다시 필요한 자석으로 재활용하는 연구도 수행한 바 있습니다.”


Q. 일상생활에서 쓰이는 희소금속에 대해 좀 더 쉽게 설명 부탁드립니다.

“희소금속은 우리 일상 곳곳에서 굉장히 많이 사용되고 있습니다. 그 이유 중 하나는 화학적으로 매우 안정적이고 건조한 공기에도 잘 견디며 열전도율이 높은 특성 때문입니다. 그래서 최근에는 전기 및 하이브리드 자동차, 풍력발전, 태양열 발전 등에 두루 쓰이고 있습니다.


예를 들어 전기자동차 한 대를 움직이는 데 필요한 창문, 트렁크 등의 전기모터 영구자석에는 희토류 원소가 약 1kg가량 포함됩니다. 배터리를 구성하는 여러 원소 중 양극과 음극에도 희토류가 다량 들어가죠. 우리 눈에 보이지는 않지만 우리 주요 산업에서 그 역할을 톡톡히 하고 있습니다.

사실 희토류 없이도 제품을 만드는 것은 가능합니다. 다만 그 성능이 현저히 떨어집니다. 예를 들어 백열전구는 전력소모가 큰데, LED조명은 에너지 효율이 90%에 달할 정도로 전력소모가 낮습니다. 이같이 성능 좋은 LED조명 생산이 가능한 것 역시 희토류 덕분입니다.”



인천 연수구에 위치한 한국생산기술연구원 한국희소금속산업기술센터ⓒ한국생산기술연구원

Q. UST-KITECH School에 입학하면 이런 것들을 배울 수 있나요? 
 “‘산업소재·스마트제조공학’은 기본적으로 금속공학을 베이스로 하고 있지만 산업 트렌드에 맞추어 다학제적 전공이 어우러진 학과입니다.


앞서 말씀드린 저의 연구 분야인 희소금속은 물론, 용접, 사이버설계 등 금속과 관련된 다양한 연구를 배우게 되며, 최근 산업 트렌드 그리고 정부의 과학기술 분야 정책에 맞춘 IoT, 디지털 뉴딜 등을 적용한 커리큘럼들도 준비되어있습니다.


저희 전공의 장점을 한마디로 말씀드린다면 ‘유연성, Flexibility’라고 말씀드리고 싶습니다. 다양한 학과들을 한데모아 산업의 수요에 맞춘 인재 양성에 방점을 두고 있습니다.”

Q. UST 입학을 희망하는 학생들에게 참고가 될 장점이 있다면?

“UST에 학부가 없다는 것이 단점이 될 수도 있겠지만 대학원 수준으로만 본다면 타 대학과 비교해 월등히 높은 수준이라고 감히 말씀드릴 수 있습니다. 주관적 의견일 수도 있지만 국내에 UST만한 대학을 찾기는 힘들다고 생각합니다.

학생들은 언젠간 졸업을 해서 학계든 산업계든 자신의 자리를 찾아 그곳에서 필요로 하는 자신만의 역할을 해내야합니다. 즉 자기만의 나무를 키워가야 하는데 학생시절부터 산업 동향을 잘 읽고, 산업에서 원하는 요소를 빨리 캐치해 개발할 수 있는 환경을 미리 접할 수 있다는 점에서 UST가 굉장히 유리하다고 봅니다.”



김범성 산업소재·스마트제조공학 주임교수.ⓒ한국생산기술연구원


Q. 교수님만의 차별화된 수업방식이 있으신가요?

“UST 강의 방식의 차별점이기도 한데 스스로 연구를 진행할 수 있는 현장 연구 중심의 강의입니다. 물론 공통 이론 강의도 있지만, 무엇보다 실습을 우선순위에 두고 있습니다. 이론 수업 중이더라도 막히는 부분이 있다면 바로 실험실로 가서 장비와 샘플을 같이 보면서 현장수업으로 바꾸는 일도 다반사입니다.

일례로 한 학기동안 핸드폰의 케이스를 개발하기로 결정했다면 학생이 연구원이 되어 어떤 기술이 필요할지 고민하면서 자신의 아이디어를 실현해 볼 수 있습니다. 연구소 내에 관련 장비들이 모두 마련이 되어있기 때문에 학생의 아이디어를 연구하고 실험해 보는 것이 결코 어려운 일이 아닙니다.” 


Q. 지도한 UST학생 중 기억에 남는 학생이 있다면?

“UST에서 석사과정을 마치고 유럽의 명문 벨기에 KU Leuven(루벤대학교)에 진학한 학생이 생각나네요. 요즘 삼성 QLED-TV에서 들어보셨을 그 QLED를 이루는 물질이 바로 퀀텀닷(Quantum Dot)*이라는 반도체 결정인데 이러한 퀀텀닷 양자역학을 연구했던 학생입니다. 머큐리장학금을 받고 박사과정에 재학 중인데 UST를 발판 삼아 더 큰 국제 무대로 도약했다는 점에서 기억에 남고 보람도 있었습니다.”

*퀀텀닷(Quantum Dot: 자체적으로 빛을 내는 수나노미터(nm)의 반도체 결정을 말하며, LED, 태양 전지, 디스플레이 등 분야에 활용


Q. 끝으로 UST입학을 희망하는 학생들에게 한 말씀 부탁드립니다.

“앞서 언급했던 학생의 사례처럼 국제적인 감각을 기르고 싶다면 UST가 여러분의 발판이 될 것이며 앞으로의 방향을 제시해 줄 것입니다. 벨기에로 유학을 떠난 학생 외에도 졸업 후 외국 대학원으로 진학한 학생이 많습니다. 물론 UST에서 박사학위를 따고 전문적인 직업을 찾는 것도 좋지만 더 넓은 세상으로 나가 깊이 있게 학문을 연구하고, 자신의 역량을 더욱 끌어 올려 자신만의 나무를 키워 나가는 것. UST가 그리고 제가 최종적으로 학생들에게 바라는 목표이기도 합니다.

견문을 넓히고 더 넓은 세계로 나아가고 싶은 학생이라면, 그리고 도전의식이 있는 학생이라면 UST가 여러분의 길라잡이가 되어줄 것이라고 확신합니다. 잠재력 있는 학생 여러분들의 지원을 기다리고 있겠습니다.”