인류가 직면할 가장 큰 문제 중 하나로 기후변화와 에너지 위기를 들 수 있다.
이를 해결하기 위한 다양한 노력이 요구되는 가운데,
무한한 잠재력을 지닌 미래 인재들의 역할이 무엇보다 중요한 시점이다.
제14대 한양대학교 총장을 지내고 2024년 크로스 필드 분야
상위 0.1% 연구자로 선정된 고분자공학 분야 전문가, 이영무 한양대학교 석좌교수는
미래산업 인재들에게 어떤 이야기를 들려줄까?
현대차 정몽구재단 장학생들과 함께 그의 위대한 수업을 따라가 보았다.
인류가 직면할 가장 큰 문제 중 하나로
기후변화와 에너지 위기를 들 수 있다.
이를 해결하기 위한 다양한 노력이
요구되는 가운데,
무한한 잠재력을 지닌 미래 인재들의 역할이 무엇보다 중요한 시점이다.
제14대 한양대학교 총장을 지내고
2024년 크로스 필드 분야
상위 0.1% 연구자로 선정된
고분자공학 분야 전문가,
이영무 한양대학교 석좌교수는
미래산업 인재들에게
어떤 이야기를 들려줄까?
현대차 정몽구재단 장학생들과 함께
그의 위대한 수업을 따라가 보았다.
3월의 꽃샘추위 속에서도 한양대학교 세미나실은 매서운 날씨와 달리 존경하는 분을 만날 기대감으로 가득 차 있었다. 이날 현대차 정몽구 재단의 미래산업 인재들이 긴장과 설렘 속에 기다리던 사람은 바로 이영무 한양대학교 에너지공학과 석좌교수다. 이영무 석좌교수는 고분자공학 권위자로 분리 막, 이산화탄소 분리, 연료전지, 고분자 재료 등 다양한 연구 분야에서 명성을 떨쳤다. 한양대학교 총장으로 재임하면서도 과학 전문 학술지 <네이처>에 논문을 게재하며 ‘연구하는 총장’으로 널리 알려졌다.
오늘, 첫 문을 여는 위대한 수업은 이영무 교수가 준비한 발표로 시작되었다. 발표 자료에는 1977년부터 2024년까지 그가 연구해온 주제와 여정이 생생하게 담겨 있었다. 아미노산을 고분자로 만들어 바닷물에서 소금을 걸러내는 첫 번째 연구 주제부터 시작해 이산화탄소 분리, 비불소계 고분자 연료전 지막, 음이온막 수전해, 선인장의 수분 유지 기능을 모티브로한 나노크랙 분리막에 이르기까지 그의 연구는 하나하나가 혁신이었다. 최근엔 수소를 기반으로 한 연료전지 개발과 수소 생산 연구에 집중하고 있다.
참여 장학생
고정완
건국대학교 미래에너지공학과
이성규
한양대학교 에너지공학과
Who Is 이영무
한양대학교 에너지공학과 석좌교수이자 응용과학자이며, 제14대 한양대학교 총장을 역임했다. 분리막·이산화 탄소 분리·연료전지·고분자 재료 등의 주제로 과학 전문 학술지 <네이처>에 논문을 게재했으며, 2024년에는 고분자 분리막 기술 개발로 사회에 기여하는 세계 상위 0.1% 연구자에 이름을 올렸다.
이영무 교수
지난 5년 동안 음이온 교환막을 활용해 수소 연료전지 성능을 향상시키는 연구를 진행해 왔어요.
이 연구에서 제가 가장 중요하게 생각하는 점은 여러 고분자를 합성했을 때 상용화가 가능하도록 내구성을 확보하는 것입니다. 5년, 10년은 버티지 못하더라도 최소한 수천 시간 사용할 수 있는 내구성은 확보해야 하거든요. 다행히 최근 다른 연구 기관에서 저희가 개발한 음이온 교환막이 2,000시간까지 사용할 수 있고, 상업화도 가능하다는 데이터를 얻었습니다. 저는 공과대학의 역할이 단순히 연구에 그치는 것이 아니라, 이를 통해 상업적 가치를 창출하는 데 있다고 생각해요.
궁극적으로 제가 꿈꾸는 자동차는 배터리 전기나 휘발유, 경유 대신 물을 연료로 사용하는 차량입니다. 몇 리터의 물을 넣고 전기분해로 수소를 생산해 압축한 후, 연료전지를 통해 에너지를 공급받는 방식이죠. 쉽지는 않겠지만, 꿈은 꿈이니까 언젠가는 실현될 거라고 믿고 있습니다.
고정완 장학생
교수님, 설명 잘 들었습니다.
수소연료전지 기술이 개발되면 이론적으로는 무한동력 에너지라는 생각이 드는데요.
현실적으로 구현하기는 아직 어려운 상황인 것 같아요.
언제쯤이면 그 기술이 완성될 수 있을 까요?
교수님, 설명 잘 들었습니다.
수소연료전지 기술이 개발되면 이론적으로는 무한동력 에너지라는 생각이 드는데요.
현실적으로 구현하기는
아직 어려운 상황인 것 같아요.
언제쯤이면 그 기술이 완성될 수 있을 까요?
이영무 교수
수전해 분야와 연료전지 분야를 따로 나눠서 얘기해야 할 것 같아요. 먼저 수전해 분야는 굉장히 많이 발전했어요. 음이온 교환막(AEM) 기술은 이미 상업화되어 메가와트 단위로 발전소를 짓기 위한 준비를 하고 있죠. 다만 분리막에 들어가는 알칼리 수전해(AEMWE) 기술은 아직 장시간 구동된 적이 없어서 기가와트, 메가와트로 판매하지 못하고 있어요. 현재의 기술로 봤을 때는 약 5년, 10년 후에는 충분히 가능할 것 같습니다.
연료전지 기술에 대해 말씀드리면, 지금 많이 사용하고 있는 나피온 막은 1950년대에 개발된 것으로, 우주선에도 사용할 정도로 신뢰성과 내구성이 검증되었어요. 그러나 가격이 굉장히 비싸고 환경오염의 요인이 되는 불소가 들어 있다는 것이 문제가 되고 있죠. 지난 수십 년 동안 이를 대체할 수 있는 분리막을 찾고 있는데 이게 내구성이 잘 안 나와요. 요즘은 합성 기술이 좋아지고 있으니까요. 세계적으로 기후변화 문제 때문에 나피온을 대체할 수 있는 것을 찾아야 한다고 하면 연구가 급속도로 진행될 거라고 생각해요. 그렇게만 된다면 5년 내 혹은 10년 내에는 대체할 고분자 분리막을 찾을 것이라고 보고 있습니다. 그 이후에는 통합된 기술들이 바로 나오지 않을까요?
이성규 장학생
물만 주입해도 달릴 수 있는 자동차는 정말 멋진 아이디어지만,
기술적 난제와 가격 문제 등 해결해야 할 부분이 많을 텐데요.
이를 넘을 수 있는 혁신적인 기술이 있을까요?
만약 있다면, 가장 우선적으로 해결해야 할 과제는 무엇일까요?
물만 주입해도 달릴 수 있는 자동차는
정말 멋진 아이디어지만,
기술적 난제와 가격 문제 등
해결해야 할 부분이 많을 텐데요.
이를 넘을 수 있는 혁신적인 기술이 있을까요?
만약 있다면, 가장 우선적으로
해결해야 할 과제는 무엇일까요?
이영무 교수
일단 수전해 쪽만 보면 사실 바닷물에서 수소를 뽑을 수 있으면 그것이 최고입니다. 그런데 바닷물과 물의 차이는 NaCl이 있다는 점이죠. Na는 빼더라도 Cl 마이너스 이온이 있으면 금속이나 다른 시스템을 부식시키고, 촉매도 굉장히 빨리 열화시킵니다. 이것이 이슈예요. 아까 2,000시간까지 나온 성능은 소금물을 추가하지 않은 경우였습니다. 소금물을 3.5% 정도 추가하면 금방 부식 되고 성능도 떨어져요. 그래서 현재는 염수 조건에서 어떻게 내구성을 확보할 수 있을지를 해결하는 것이 숙제입니다.
그외에도 에너지 넷제로를 실현하기 위해 바닷가 근처에 수전해 공장을 짓거나 태양열을 이용하는 등의 해결책이 있죠. 지금은 아직 실험실 단계라 물만 사용해 수전해를 하고 있거든요. 논문을 보고 여러 군데에서 문의도 오고 있어요. “이걸 쓰면 어떨까?” 또는 “저걸 써보면 좋을 텐데” 등 아이디어를 교환하면서 발전시켜가고 있는 중입니다.
고정완 장학생
교수님의 연구 중에서 가장 놀라웠던 것은
선인장의 기공과 유사한 역할을 할 수 있는
나노크랙 활용 분리막이었어요.
이런 엄청난 아이디어에 대한 영감은
어떻게 얻으셨나요?
교수님의 연구 중에서 가장 놀라웠던 것은
선인장의 기공과 유사한 역할을 할 수 있는 나노크랙 활용 분리막이었어요.
이런 엄청난 아이디어에 대한 영감은 어떻게 얻으셨나요?
이영무 교수
제가 많이 받는 질문 중 하나예요.
현대자동차에서 파는 ‘넥소’라는 수소차가 있는데요. 이 자동차는 나피온이라는 막이 있어 80℃, 100% 습도 조건 에서 최적의 성능을 발휘해요. 그런데 막 입장에서는 80℃가 좋을지 몰라도 촉매의 입장에서는 그렇지 않아요. 촉매는 온도가 높을수록 파워를 더 많이 낼 수 있는데 80℃에 갇혀서 100℃ 120℃ 140℃를 못 가는 거예요. 만약 어떤 막이 120℃, 습도 0% 조건에서 구동할 수 있다면 성능이 좀 떨어지더라도 촉매량도 훨씬 줄이고 똑같은 파워를 낼 수 있는 거죠.
당시 저는 120℃ 습도 20%의 조건의 막을 찾고 있었는데요. 출장을 다녀온 어느 날 문득 연구실에 있는 선인장이 눈에 띄더라 고요. 어떤 식물은 물을 안 주면 시드는데 선인장은 한 달 동안 물을 안 줘도 살더라고요. ‘어? 선인장은 어떻게 물을 안 먹지?’하고 생각했죠. 열심히 관찰해보니 선인장에는 껍데기 구조가 있더라고요. ‘이렇게 분리막을 만들면 되지 않을까?’ 싶어서 플라스마 처리를 해봤더니 겉 표면은 물을 흡수하지 않아 깨지더라고요. 그래서 일부러 나노크랙을 만들어 물을 머금게 했어요. 그렇게 120℃에서 견딜 수 있는 막을 선인장 에서 찾을 수 있었습니다.
결국 그 연구로 <네이처> 논문이 완성되었어요. 연구하다 보면 이렇게 자연에서 영감을 받았을 때 훨씬 임팩트 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 그게 바로 원리를 이용하는 연구이기 때문입니다.
고정완 장학생
자연에서 영감을 받았다는 것이 매우 인상적입니다.
오늘은 산불 뉴스도 굉장히 많이 나오던데요. 기후변화가 정말 걱정인 것 같아요.
파리 협정에 따르면 2050년까지 넷제로를 달성하는 것이 중요한 목표로 설정되어 있는데요.
이 목표를 달성하기 위해 가장 중요한 기술적 과제는 무엇일까요?
자연에서 영감을 받았다는 것이
매우 인상적입니다.
오늘은 산불 뉴스도 굉장히 많이 나오던데요. 기후변화가 정말 걱정인 것 같아요.
파리 협정에 따르면 2050년까지
넷제로를 달성하는 것이
중요한 목표로 설정되어 있는데요.
이 목표를 달성하기 위해
가장 중요한 기술적 과제는 무엇일까요?
이영무 교수
결론부터 말씀드리면 쉽지 않은 일이라고 생각합니다.
산업 전반이나 기술들이 친환경적으로 바뀌어야 하는데 지금 어렵잖아요? 미국도 제조업을 다시 자국으로 돌려오겠다고 하고 파리 협정도 탈퇴하겠다고 선언했죠. 전 세계가 꿈꿔왔던 일들이 잘못하면 수포로 돌아가는 것 아닌가 이런 걱정도 사실 좀 있습니다. 2050년까지 넷제로를 만들겠다고 하는 목표를 본다면 CO₂가 감소되었어야 하지만, 2020년에서 2025년 사이에도 공중의 CO₂ 농도가 더 증가하고 있는 상황입니다. 뭔가 좀 다른 이슈들이 있어야 하지 않을까 싶은 생각도 듭니다.
최근에는 기체 분리막을 이용해 CO₂를 캡처하는 기술이 나오기는 했지만 그 또한 아직 경제성이 없어요, 당장 돈이 되지 않더라도 CO₂ 탄소세를 감면받는 정도의 실천이 이루어지고 있는 것 같습니다.
제가 기후변화 관련 연구를 시작한 지 벌써 20년이 넘었는데, 그때나 지금이나 별로 달라진 것이 없고, 오히려 상황이 더 악화되고 있다고 느껴져요. 그래서 조금 덜 희망적인 이야기를 드리긴 했습니다. 그럼에도 불구하고, 각국이 좀 더 노력할 수 있는 일이 많아지길 바랍니다.
이성규 장학생
화제를 돌려볼까요?
교수님은 ‘연구하는 총장’이라는 별명도 가지고 계실 정도로 연구에 진심인데요.
다양한 업무에도 불구하고 연구에 평생 집중하실 수 있었던 계기가 궁금합니다.
화제를 돌려볼까요?
교수님은 ‘연구하는 총장’이라는 별명도
가지고 계실 정도로 연구에 진심인데요.
다양한 업무에도 불구하고 연구에 평생
집중하실 수 있었던 계기가 궁금합니다.
이영무 교수
대학 때 무기공업 화학을 가르치셨던 신병식 교수님이라는 분이 굉장히 날카로운 질문을 하나 던지셨어요. ‘너희들 공과대학에 왔는데 화학과하고 화공과가 무슨 차이가 있니?’라는 질문이었죠. 순간 너무 머리가 띵했어요.
교수님의 답변은 ‘화학과는 좋아서 하는 연구고 화공과는 이론을 가지고 돈을 벌 수 있게 해줘야 하는 거야’였어요. 그 말씀을 듣고 나중에 연구를 할 때도 ‘아, 이게 현실에 적용이 되어야 하니까 이렇게 하는게 좋겠다’는 생각을 하게 되었습니다.
폴리아미노산으로 인공피부를 만드는 연구도 했는데요. 그때는 화상으로 피부 면적의 50%가 손상되면 우리나라에서는 환자의 80% 이상이 사망했어요. 그런데 외국에서는 인공 피부 때문에 20% 정도만 사망했죠. 그 기술을 배워 사망률을 좀 줄여보자는 생각이 들었어요. 그런데 제가 병리학은 할 수 없으니까 세포를 빼고 고분자 용액을 만들어서 가딕스나 메디폼을 만들어 팔았어요.
이렇게 연구를 하니까 보람도 느끼게 되고 너무 좋은 거예요. 실제로 학생들에게도 ‘너희가 이걸 사용할 거라고 생각하고 연구를 해보자’라고 이야기합니다. 그렇게 하려면 경제성도 확보해야 하니까 가능한 싼 시약이나 용매를 쓰게 되고요. 나중에 스케일업할 때도 훨씬 더 유리한 고지에 있을 수 있습니다. 총장에 출마할 때도 연구하는 조건으로 나갔어요. 총장을 하면 연구는 다 내려놓아야 한다고들 하지만 사실 외국에는 여러 사례가 있습니다. 노벨상을 받은 분들 중에도 대학교 총장이 계시고요. 덕분에 연구하는 분들의 가려운 곳을 긁어줄 수가 있었습니다. 그런 분들의 입장에서 정책도 펼칠 수 있었고요.
고정완 장학생
현실에 적용할 수 있는 연구를 하라는 말씀이 아주 통쾌하게 느껴지는데요.
마지막으로 석박사 과정과 포스트닥터 과정을 걸어갈 저희 학생들을 위해 조언 한 말씀 부탁드립니다.
현실에 적용할 수 있는 연구를 하라는 말씀이 아주 통쾌하게 느껴지는데요.
마지막으로 석박사 과정과 포스트닥터 과정을
걸어갈 저희 학생들을 위해
조언 한 말씀 부탁드립니다.
이영무 교수
한국 학생들은 우수하니까 석박사와 포스트 닥터 과정은 문제가 없습니다. 외국에서도 서로 뽑아가려고 하죠. 얼마든지 기회를 잡을 수 있습니다.
다만 두 분에게 이 이야기는 꼭 하고 싶습니다. 52시간제가 생기면서 우리나라의 연구 문화도 많이 바뀌었어요. 그런데 중국은 물론 미국, 유럽 등지에서도 연구하는 사람들은 주말도 없이 일해요. 학회를 토요일, 일요일에도 엽니다. 그 얘기는 뭐냐면 24시간 일을 한다는 거예요. 똘똘한 사람도 많은데 24시간 일을 해요. 지금 중국이 우리나라 기술을 따라온 것에 대해 많이들 언급하잖아요? 우리보다 앞선 분야도 있어요. 그동안은 우리가 토끼였고 그들이 거북이였는데 이미 따라온 것 같아요. 그게 걱정입니다. 젊은 연구자들이 정말 사명감을 가지고 밤낮 없이 연구해주었으면 해요.
그의 수업을 듣고 나니 어렵게만 느껴지던 고분자 기술이 실생활에서 어떻게 활용될 수 있는지 생생하게 눈앞에 그릴 수 있었다. 특히 메디폼이나 수소연료전지 같은 기술은 손에 닿을 듯 가깝게 느껴졌다. 인류가 맞닥뜨리게 될 수많은 난제들도 고분자 기술들을 통해 하나씩 해결해 나갈 수 있지 않을까? 그런 생각을 하자 눈앞에 앉아있는 미래산업 인재들에 대한 기대가 한층 커지는 느낌을 받았다. 그래서일까? 젊은 연구자들에게 연구에 대한 사명감을 가져줄 것을 당부하는 원로 교수의 한마디가 한동안 뇌리에서 떠나지 않았다.
Mini Interview
이영무 한양대학교 석좌 교수
무한한 잠재력을 지닌 젊은이들이 현재의 에너지 위기, 기후변화 등의 문제를 슬기롭게 풀어주기를 당부하고 싶습니다.
고정완 장학생
길지 않은 시간이었지만 연구를 해오면서 많은 고민을 했었는데요. 현실과 적합한 연구를 하라는 말씀에서 아주 통쾌한 해답을 얻고 갑니다.
이성규 장학생
교수님이 연구를 시작하시게 된 계기, 연구를 진행할 때의 마인드셋에 대해 들을 수 있었던 너무 소중한 시간이었습니다. 말씀을 참고해 좋은 연구자가 되도록 하겠습니다.
Mini Interview
이영무 한양대학교 석좌 교수
무한한 잠재력을 지닌 젊은이들이
현재의 에너지 위기, 기후변화 등의
문제를 슬기롭게 풀어주기를
당부하고 싶습니다.
고정완 장학생
길지 않은 시간이었지만
연구를 해오면서
많은 고민을 했었는데요.
현실과 적합한 연구를 하라는 말씀에서
아주 통쾌한 해답을 얻고 갑니다.
이성규 장학생
교수님이 연구를 시작하시게 된 계기, 연구를 진행할 때의 마인드셋에 대해
들을 수 있었던 너무
소중한 시간이었습니다.
말씀을 참고해 좋은 연구자가
되도록 하겠습니다.
위대한 수업 B하인드
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