김규태 교수팀은 아일랜드 트리니티 대학, 미국 텍사스 주립대학, 영국 옥스퍼드 대학, 영국 왕립 임페리얼대학과의 공동 연구를 통해 층상 나노재료를 낱장으로 박리해내는 기술을 개발하고 단일 원자막 수준으로 박리된 2차원 나노시트의 물리적·전기적 특성을 연구하였다.

이번 연구의 내용은 층상 화합물인 전이금속 다찰코게나이드계 화합물(TMD)을 용액에 넣고 초음파 분산시키면 개별 나노시트로 분리돼 에너지갭 특성 변화, 여열전계Tn의 증가, n형 반도체 특성 등을 갖는 것을 확인한 것으로 2010년 노벨 물리학상의 근거가 된 그래핀과 마찬가지로 층상 화합물을 단일층으로 만들면 벌크(덩어리 상태)와는 다른 물성을 가진 전자소자로도 응용이 가능하다는 점을 밝혀냈다.

그래핀(Graphene)은 한 층씩 벗겨낼 수 있는 층상구조의 탄소로 구성된 흑연(Graphite)의 단층만을 벗겨 단 원자층 흑연을 분리하는 것을 말한다.

 

기존의 기계적 방법으로 박리한 나노박막은 소량밖에 만들 수 없고 적용 분야가 제한적이었지만 이번 연구에서 개발된 액상 박리방법을 이용하면 대량으로 생산이 가능하고 다른 재료간 이종 복합체도 손쉽게 만들 수 있는 등 다양한 응용과 기초 연구가 가능하다.

 

이 연구에서 사용된 TMD와 같은 층상 나노재료는 열전효과, 표면이온효과 등이 크며 절연체·반도체·금속에 이르는 다양한 전기적 성질을 보여 사용 목적에 따라 적절한 나노시트(층상 결정재료를 얇게 원자막 수준으로 떼어낸 막)를 선택할 수 있는 장점이 있으며, 향후 탄소나노튜브, 그래핀 등의 기존 나노재료와 함께 이종 접합소자, 열전소자, 전기역학 소자 등의 다양한 복합체 응용소자 개발이 가능할 것으로 전망된다.

 

김 교수는 이번 연구에 대해 ‘그래핀 재료와 유사한 층상형태로 이루어진 나노재료를 손쉽게 낱장으로 떼어낼 수 있게 되어 그래핀에 집중된 2차원 재료에 대한 기초 물성연구와 다양한 저차원 나노시트재료에 대한 2차원적인 전하수송 특성, 시트 개수에 따른 반도체 특성의 변화 등 확장된 새로운 후 속 연구를 촉발할 것으로 기대된다.’고 밝혔다.

 

한편, 김 교수는 특별한 졸업선물을 제자에게 선물하는 것으로도 유명하다.

김 교수는 나노소자연구실에서 석·박사 학위를 받는 학생들에게 직접 써내려간 글이 담긴 축하패를 전달한다. 2008년부터 전달해 온 축하패는 벌써 12명의 학생에게 수여되었다. A4 용지의 3분의 2정도 분량을 차지하는 글에는 연구성과뿐만 아니라 학생의 연구태도, 인간관계 등의 칭찬도 담겨있는 세상에 하나뿐인 선물이다.

 

 

평소 소통과 개방, 낙천적 태도를 삶의 중요 요소로 꼽는 다는 김 교수는 졸업생들에게 형식적이지 않은 살아있는 축하를 해주고 싶어 인간적으로 다가갈 수 있는 글이 담긴 축하패를 전달한다고 했다.

 

이 이색 졸업선물은 학교 안에서 화제가 되어 이를 벤치마킹한 다른 교수도 생겨나고 있다.

 

김 교수는 이 외에도 가르침을 나눈다는 취지에서 2003년부터 방학마다 전국 학부와 대학원생을 대상으로 여는 전공 관련 무료 세미나를 진행하고 있고, 학생들과의 소통을 중요시 여겨 뉴스레터를 발행하여 정보를 나누고, 수업 실황을 녹화한 동영상을 자신의 홈페이지에 올려 누구든지 볼 수 있게 하고 있다. 최근에는 공학관 2층 휴게실을 틈새 도서관으로 리모델링하는 사업을 기획하였다.

 

김 교수는 무엇이든 처음 시작할 때는 동참하는 이들이 없지만 시간이 흐르면 인정을 받고 사람도 모인다며 남과 다른 생각을 하는 것,시행착오를 겪는 것을 두려워하지 않아야 성장할 수 있다고 말했다. 또한, 대학은 그냥 연구기관이 아닌 연구 교육기관으로 학생에게 관심을 쏟으면 장기적으로 좋은 연구 결과가 나온다는 신념을 밝혔다.

 

학생의 연구 노력에 지원군이 되어주고 마음까지 배려해주는 따듯한 교육자임을 그대로 보여주는 그의 미소 속에서 다음 세대를 주도할 우리 고려대 공과대학의 공학인들도 따듯한 마음을 가진 지식인으로 세상에 포효할 수 있을 것이란 기대를 품어 본다.