이화여대 김동하 교수 연구팀이 주목을 받고 있다. 김 교수의 연구팀은 전도성 탄소나노소재를 반도체 나노입자와 결합한 신소재 즉, 하이브리드 탄소나노소재를 이용하여 차세대 연료감응형 태양전지의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다.

▲ 김동하 교수는 “앞으로 이화여대 인프라 기반 하에 자기주도적인 연구수행능력과 창의성을 겸비한 박사 인력을 지속적으로 배출하여 국내 여성과학자의 위상을 세계 속에 드높이는데 견인차 역할을 담당하겠다”고 강한 포부를 밝혔다

최근 김동하 교수 연구팀이 개발한 기술은 기존 염료감응 태양전지의 효율을 최대 40% 향상시킬 수 있는 기술이다. 김 교수는 이 기술의 국내 특허 출원을 완료하고 해외특허 출원도 준비 중이다. 특히 이번 연구결과는 나노과학 분야에서 권위지인 ‘Nano Letters’ 2012년 1월호에 게재되어 전 세계적인 주목을 받고 있다.

세계적인 수준의 성과 지속적으로 산출
김동하 교수팀은 고분자 자기조립현상을 활용하여 하이브리드 나노소재를 설계·제조하고 나노구조제어를 통한 신기능을 탐구하는 연구를 수행하고 있다. 김 교수팀은 도출된 다기능 나노소재를 최근 나노·바이오 과학계의 화두인 에너지, 환경, 바이오센서, 디스플레이, 메모리 등의 광범위한 분야에 응용하는 연구를 전방위적으로 수행 중이며 각 분야에서 세계적인 수준의 성과를 지속적으로 산출하고 있다. 김 교수는 “바이오센싱에 대한 한-유럽 공동연구, 메모리·신재생에너지 나노소재개발 및 신개념 염료감응태양전지개발 등의 다양한 다학제간 주제를 아우르는 과제를 한국연구재단에서 동시에 지원받고 있다”면서 “연구팀에서는 이러한 상이한 응용 분야에 적용이 가능한 맞춤형 핵심나노소재를 도출하는 일반화된 합성 프로토콜을 제시하는 연구에 주력하고 있다”고 설명했다. 현재 김동하 교수팀이 중점적으로 연구하고 있는 분야는 ▲유기·염료감응 태양전지 효율 향상 연구, 태양전지·연료전지·2차전지 맞춤형 전극소재 개발 (한국연구재단 나노소재기술개발사업) ▲ 친환경 가시광 활성 광촉매 설계·합성 연구 (한국연구재단 지원과제) ▲표면 플라즈몬 공명 광바이오센서 연구 (한국연구재단 국제협력사업) ▲표면 플라즈몬 공명 현상을 도입한 발광나노소재 연구 (한국연구재단 미래기반기술개발사업) ▲메모리나노소재 및 신재생에너지 응용을 위한 강유전체·다강체 설계·합성 연구 (한국연구재단 중견연구자지원사업) ▲하이브리드 탄소나노소재의 에너지 소자 전극재료 및 가시광 활성 광촉매 응용 (한국연구재단 지원과제) 등이다. 특히 최근에는 귀금속 나노구조체의 표면 플라즈몬 공명 현상을 도입함으로써 고감도 바이오센싱, 태양전지 효율 향상, 가시광 광촉매 활성 유도, 발광 소재 효율 향상을 포함한 신기능을 창출하는 연구에 주력하고 있다. 김 교수팀이 거둔 성과도 놀랄 만하다. 78건의 SCI 논문 게재를 비롯하여 22건의 국내 특허 출원 및 7건을 등록했으며,  특이구조 산화물 반도체 소재 제조 기술 해외특허 1건 출원을 포함하여 3건의 바이오센서 및 광촉매 관련 산업체에 기술을 이전했다.

다학제적 학문에 기반한 다양한 국제공동연구 수행
김동하 교수팀이 개발에 성공한 태양전지·연료전지·배터리의 핵심 구성요소인 전극소재 및 친환경 가시광 활성 광촉매 분야에 적용 가능 하이브리드 탄소나노소재 제조기술과 귀금속 하이브리드 나노구조체 제조 기술은 바이오센싱 감도, 태양전지 효율, 디스플레이 소재 발광 효율 및 광촉매 활성 등을 향상시키는데 광범위한 응용이 가능한 것으로 평가되어 전 세계의 학계와 업계에서 주목하고 있다.

▲ 김 교수의 연구팀은 전도성 탄소나노소재를 반도체 나노입자와 결합한 신소재 즉, 하이브리드 탄소나노소재를 이용하여 차세대 연료감응형 태양전지의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다

한편 김동하 교수는 2010년 IEEE Nano의  Symposium on Nano-Sensors and Nano Materials 세션의 Program Committee Member 역할을 수행하였으며 2012년 Materials Research Society Spring Meeting에 Session AAA (‘Synthesis, Fabrication and Assembly of Functional Particles and Capsules’)를 조직하는 등 국제학술대회에 활발히 참여하고 있으며, 현재 한국고분자학회 정보전산 조직이사, 대한화학회 고분자화학분과 기획이사로 활동하고 있다. 김 교수가 이끄는 고분자나노복합소재 연구실은 국내외 세계적인 연구진과 공동 연구를 활발히 전개하는 것으로도 유명하다. 한국과학기술협력재단 (현 한국연구재단)과 체코과학재단의 지원 하에 알츠하이머병 진단/치료를 위한 바이오마커 및 자극민감성 금 나노구조체를 개발하는 연구를 비롯해 독일 막스플랑크연구소/오스트리아 연구센터와 표면 플라즈몬 공명 바이오센서에 관한 연구를 전개하면서 미국 조지아공대/미시간대학교 공동연구진과 태양전지 핵심소재를 도출하는 연구 등 다학제적 학문에 기반한 다양한 국제공동연구를 수행하고 있는 김 교수는 “동아시아 권역을 토대로 나노과학 관련 연구를 주도하기 위하여 중국 북경에 소재한 화학연구소 (Institute of Chemistry), 북경대, 칭화대의 연구진들과 공동연구 네크워크를 구축하고 있다”면서 “우리나라의 경우 첨단과학 분야에서 진취적인 사고를 갖춘 여성인력이 많이 부족한 실정”이라고 말하며 “앞으로 이화여대 인프라 기반 하에 자기주도적인 연구수행능력과 창의성을 겸비한 박사 인력을 지속적으로 배출하여 국내 여성과학자의 위상을 세계 속에 드높이는데 견인차 역할을 담당하겠다”고 강한 포부를 밝혔다. NM