“상상력을 갖고 새로운 시각에서 문제를 바라볼 때 획기적인 과학적 발견이 다가옵니다.”

임지순(56·서울대 물리천문학부) 교수는 자타가 공인하는 나노 과학의 대가다. 탄소나노튜브 반도체와 수소에너지 저장 기술 연구로 노벨상 수상에 근접했다는 평가도 받는다. 지난해 말에는 교육인적자원부와 한국학술진흥재단이 선정한 ‘국가석학’으로 뽑혔다.1일 서울대 연구실에서 그를 만났다.

●수소연료 고체 상태로 저장하는 기술

임 교수는 요즘 미래의 대체 에너지로 각광받는 수소의 저장 기술 연구에 온 힘을 기울이고 있다.

지난해에는 저명한 물리학회지 ‘피지컬 리뷰레터’에 획기적인 수소 에너지 저장기술을 발표해 전세계를 놀라게 했다.‘기체인 수소를 고체 상태로 저장한 뒤 필요할 때 꺼내 쓸 수 있는’방법을 최초로 찾아낸 것. 이를 통해 수소 연료의 한계로 지적된 안전성과 효율성을 단번에 해결할 수 있어 수소자동차의 실용화가 앞당겨지게 됐다.

그는 최근까지 탄소나노튜브의 권위자로 세계적 명성을 쌓아 왔다.1998년에는 ‘탄소나노튜브가 다발로 있으면 전류가 흐르며, 이를 이용하면 실리콘 반도체보다 집적도가 1만배나 높은 새로운 반도체가 가능하다.’는 사실을 처음 밝혀 냈다. 이후 그의 연구 성과를 토대로 탄소나노튜브를 이용한 디스플레이와 트랜지스터 제작 등 추가 연구가 활발히 진행돼 왔다.

그는 안식년을 단순 재충전이 아닌 새로운 연구 주제를 찾는 기간으로 활용했다. 탄소나노튜브와 수소 연료 저장 연구도 지금껏 두 번의 안식년 기간 동안 선진 과학자들과의 교류 등을 통해 발굴해 낸 아이디어다.

●2020년 수소자동차 시판 기대

그러면 수소 연구에 관심을 갖게 된 이유는 뭘까.“그동안 제 연구 성과를 살리면서도 기존 연구들과 다른 분야를 개척하고 싶었어요. 그것이 지구 온난화, 기상 이변, 자원 고갈 등 ‘에너지’와 ‘환경’에 대한 관심으로 이어졌고, 미래의 청정에너지인 수소가 이 두 문제를 한꺼번에 해결할 것으로 확신했어요.”그는 특히 “2004년 5월부터 수소 연구를 시작했는데, 이제는 연구에서 차지하는 비중이 50%를 넘어섰다.”고 소개했다. 그는 나노 과학 기술이 수소 자동차의 두 가지 큰 기술적 한계를 해결할 수 있다고 설명했다. 현재까지 소개된 수소자동차의 경우 수소의 부피를 줄이기 위해 700기압 정도로 수소를 압축해 연료통에 저장한다. 사고가 나면 걷잡을 수 없게 되는 ‘움직이는 수소폭탄’이나 마찬가지인 셈이다.

최근 BMW사가 수소를 섭씨 영하 250도로 낮춰 액체 상태로 만든 뒤 저장한 자동차를 홍보차 내놓았다. 그러나 임 교수는 “‘고성능 냉장고’로밖에 볼 수 없죠. 전기를 엄청나게 써야 하기 때문에 에너지 문제 해결에는 전혀 도움이 안된다.”라고 설명했다.

임 교수는 이처럼 다루기 힘든 수소를 고체 상태로 저장하는 획기적 방법을 고안했다.“나노 기술을 이용, 금속 입자를 입힌 플라스틱 폴리머(polymer·중합체)를 설계했어요. 여기에 수소 분자들을 뿌리니 폴리머 틈새마다에 빡빡하게 착 달라붙어 안전하게 저장이 가능하더라고요.”

그는 2010년쯤이면 지금 휘발유 연료와 비슷한 부피·무게로 비슷한 거리를 주행할 수 있는 효율을 낼 수 있을 것으로 내다봤다.“2015년쯤 지금 휘발유보다 더 효율이 좋은 수소 연료 저장 방법을 찾고,2020년에는 수소자동차가 시판될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.”

●P-RAM 작동 원리 규명, 생체연구도 기대

임 교수는 현재 또 다른 획기적인 논문을 준비하고 있다. 차세대 기억소자인 ‘P-RAM(Phase Change RAM:상변화 메모리)’이 전원이 꺼져도 작동 가능한 근본 원리를 과학적으로 처음 밝혀내는 작업이다. 특히 임 교수의 나노 연구는 화학과 생물학에도 접목될 것으로 기대되고 있다.“여건이 될지 모르지만, 나노 과학이 결합한 생체 연구를 하고 싶어요. 두뇌 기억의 근본원리나 생명체 탄생의 비밀 등도 탐구하고 싶죠.”

그는 기존 탄소나노튜브 연구 결과를 상용화하는데도 힘을 기울일 생각이다. 에너지를 획기적으로 절약할 수 있는 TV용 디스플레이, 전자파를 차단하는 휴대전화 코팅 방법 등을 머릿속에 그리고 있다.

●신진 연구자에게 기회줘야

임 교수는 “우리나라 과학예산의 양적 규모는 결코 다른 나라에 비해 뒤지지 않는데 내용이 문제”라고 꼬집었다. 지원이 대형 프로젝트에 지나치게 치우쳐 이뤄진다는 것.“큰 액수는 우수한 사람과 집단에 기울어지죠. 신진 교수들이 독창적 아이디어를 펼칠 기회가 없어요.” 그는 새내기 연구자들에게도 골고루 연구비 지원을 해준 뒤 점차 걸러내는 방식이 바람직하다고 강조했다.

임 교수는 우리나라 중·고등학교의 과학교육도 바뀌어야 한다고 지적했다.“신입생들을 보면 제가 중·고등학교 다닐 때와 별로 달라진 게 없어요. 생각하는 공부가 아니라 단순 반복·암기, 실수 안 하는 노하우만 배운 것 같아요. 그러니 대학 공부가 재미있을 수 있나요?”

글 이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

사진 최해국기자 seaworld@seoul.co.kr

●임지순 교수는 1951년 부산에서 태어나 서울에서 자랐다.74년 서울대 물리학과 졸업 후 80년 미국 캘리포니아 버클리대에서 물리학 박사 학위를 받았다. 매사추세츠공대(MIT)와 벨연구소에서 연구원을 지냈다.86년부터 서울대 교수로 재직중이다. 탄소나노튜브 특허 기술을 외국 기업의 유혹을 뿌리치고 국내(하이닉스)에 무상 양도했다.