▲ 김경태 교수

[인천=문찬식 기자] 인천대학교 기계시스템공학부의 김경태 교수(37세)가 초 근접 영영에서 복사 에너지 전달 현상을 세계 최초로 규명했다.

9일 인천대에 따르면 김 교수는 핵심 주저자로 참여해 미국 University of Michigan의 연구팀과 함께 수행한 연구가 세계 최초로 2nm (나노미터, 1nm 는 10억분의 1m)의 초 근접 영역에서 복사 에너지 전달 현상을 규명했다.

초 근접 영역의 복사 에너지 전달 현상 연구는 혁신적으로 태양전지의 효율을 높일 수 있는 근접-열광전지(near-field thermophotovoltaics)의 개발을 비롯한 나노 에너지 분야의 신기술개발에 있어서 매우 중요한 연구였다.

하지만 10nm 이하의 초근접 영역에서의 실험이 극한적으로 어려워 계측이 이뤄지지 않고 있었으며 이로 인해 이론의 완성에도 많은 어려움이 따랐다. 김 교수가 참여한 연구팀은 반도체 공정을 활용, 수 pW(피코와트, 1pW는 1조분의 1와트)의 초미세열을 나노스케일에서 감지할 수 있는 초고감도 정밀 열 센서를 개발했다.

이를 활용해 세계 최초로 초근접 영역의 복사 에너지 전달 현상을 계측하는데 성공했다. 또한 실험결과를 바탕으로 초 근접 영역에서의 복사 열전달 이론을 완성했다. 이번 연구 결과는 12월7일 세계 최고의 권위지인 ‘네이처(nature)’ 온라인 판에 게재됐다.

김경태 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 pW 수준의 미세열량을 계측할 수 있는 나노열센서는 새로운 나노 에너지 개발 분야의 연구에 적극 활용될 것”이라면서 “계측된 실험 결과와 완성된 이론은 초 근접 영역의 복사 에너지 전달 현상을 활용한 혁신적인 미래 태양전지의 개발을 가속화 할 것으로 기대된다”고 말했다.

김 교수는 박사과정 때부터 지속적으로 연구해온 나노열센서의 개발을 토대로 나노 및 원자 스케일의 에너지 현상을 연구해 최근 2년 반 동안 2 편의 논문을 ‘네이처(nature)’에, 1 편의 논문을 나노 분야의 최고 권위지인 ‘네이처 나노테크놀로지(nature nanotechnology)’에 모두 주저자로 게재하는 연구 성과를 거뒀다.

그는 최근의 우수한 연구 성과들은 개발과정의 어려움 때문에 남들이 잘 하지 않는 나노열센서의 개발을 10여 년 동안 꾸준히 해왔기 때문에 세계 최고 수준의 열 센서를 개발할 수 있었으며 이를 활용한 새로운 에너지 현상의 연구가 에너지에 대한 세계적인 관심과 잘 맞물린 결과라고 설명했다.

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