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차세대 태양전지로 지구의 미래를 밝히다-건축사회환경공학부 노준홍 교수
  • 글쓴이 : 고대 TODAY
  • 조회 : 1159
  • 일 자 : 2020-01-23


Young People
차세대 태양전지로 지구의 미래를 밝히다
건축사회환경공학부 노준홍 교수

 


그에게는 어린이의 상상력과 어른의 윤리감각이 있다. 새롭고 기발한 과학적 상상력으로 기존의 판도를 뒤집을 줄 알고, 올곧고 따뜻한 과학자의 윤리로 지구의 미래를 살필 줄 안다. 변환기술 연구에 매진해온 그가 ‘세계에서 가장 영향력 있는 연구자’ 명단에 이름을 올린 것은 2018년과 2019년의 일이다. 꾸준히 주목받고 있는데도 그는 정작 태연하다. 걷고자 하는 길을 그저 묵묵히 걸을 뿐이다.

세계에서 가장 영향력 있는 연구자

현재 그가 이룬 것들은 ‘꼬마 노준홍’이 오래 전 쏘아올린 별이다. 어린 날 그의 꿈은 세상에 기여하는 일을 하되 ‘남들이 하지 않은’ 무엇을 해내는 거였다. 그 꿈을 따라 한 걸음 한 걸음 걸어왔을 뿐인데, 어느덧 그 별에 당도해있다. 와보니 좋지만 여기가 종착지는 아니다. 과학이라는 은하계에서 자유롭게 움직이며, 지구의 미래를 밝히는 것이 그의 소망이다. 지금 쏘아올린 별이 그의 미래에 먼저 가서, 환한 불빛을 밝혀 놓을 것이다.

“그리 영특한 어린이는 아니었어요. 하지만 어차피 한 번 사는 세상인데, 이왕이면 좋은 일을 하고 싶다고 생각했던 기억이 나요. 똑같은 걸 싫어해서, 남들이 하지 않은 일을 해내고 싶어했다는 것도요. 새로운 걸 만들려면 신소재를 다루는 게 좋겠다 싶어 대학에서 재료공학을 전공했어요. 연구자가 되고 싶어 석·박사 과정을 마쳤고, 좋아서 연구한 것이 어쩌다 좋은 성과를 내게 됐죠. 제가 이룬 게 그리 대단한 거라고는 생각하지 않아요. 그냥 지금 하는 이 일이 좋아요. 좋아하는 이 일이 지구 환경에 도움이 됐으면 좋겠어요.”



기후 및 에너지 전공의 지도교수이자 에너지변환소재소자연구실의 수장인 그는 태양에너지의 효율적 변환기술 개발 연구에 오래 매진해왔다. 그 과정에서 ‘상용화의 문을 열 수 있는 할로겐화물 페로브스카이트 차세대 태양전지 기술’을 개발했고, 기존의 패러다임을 바꿀 혁신적 기술이라는 평가와 함께 일찌감치 과학계의 주목을 받아왔다.

2013년엔 <사이언스> 선정 세계 10대 Breakthrough 기술로 선정됐고, 2016년엔 World Economic Forum 선정 Top10 Emerging Technology로 지정됐다. 그뿐만이 아니다. 과학 분야 최고 권위지인 <사이언스>와 <네이처>에 그의 논문이 각각 두 번씩 실리면서, 그는 이른바 전 세계 에너지 변환기술의 미래를 이끌 젊은 석학으로 우뚝 섰다. 2018년과 2019년엔 글로벌기업 클래리베이트 애널리틱스가 발표한 ‘세계에서 가장 영향력 있는 연구자(HCR)’ 명단에 잇달아 이름을 올려 전 세계가 그의 연구를 얼마나 주목하고 있는지를 확실히 입증했다. HCR은 논문의 피인용 횟수가 많은 연구자를 뜻하는 단어로, 클래리베이트사는 매년 자사의 ‘웹 오브 사이언스(Web of Science)’를 기반으로 각 분야에서 해당 연도에 가장 많이 인용된 상위 1%의 논문을 기준으로 연구자를 선정한다. 엄청난 성취 앞에서 그는 아무런 ‘도취’가 없다. 그 모습이 바위처럼 단단해 보인다.

뒤집어 바라보기, 거꾸로 생각하기

“그동안 우리는 에너지의 90% 이상을 화석연료에 의지해왔어요. 이걸 재생 가능한 에너지로 바꾸자는 겁니다. 미래 에너지 차원으로 봤을 때 태양광, 풍력, 조력, 수력, 화력 가운데 태양전지가 가장 적합해요. 태양전지는 ‘판’만 설치하면 되거든요. 지구가 받는 태양광을 1시간만 받아도, 1년간 인류가 쓰는 에너지보다 많은 에너지를 얻을 수 있어요. 근데 그걸 다 받으려면 지구만한 판이 있어야 해요. 공급은 무한대인데 그걸 받을 수가 없는 상황인 거예요. 그래서 생각을 뒤집어봤어요. 모든 곳에 판을 깔 때 모든 문제가 해결된다면, 역으로 모든 곳에 깔 수 있게 해보자는 생각으로 연구를 시작했죠.” 예컨대 자동차 보닛에, 건물 벽에, 편의점 파라솔 위에, 태양전지 판을 설치하면 되지 않을까 생각해본 것이다. 그러려면 고급기술이 들어가야 했다. 비용 면에서 그리 좋은 선택이 아니었다. 그래서 다시 생각했다. 그렇다면 마치 신문을 찍듯이 ‘저급기술’로 마구 만들어 마구 쓰고 마구 버릴 수 있다면 되지 않을까? 문제에 부딪칠 때마다 ‘거꾸로’ 생각하며 연구를 이어나갔다. 전에도 이런 식의 발상으로 태양전지를 만들려는 사람은 많았다고 그는 말한다.


 

하지만 태양전지의 효율이 너무 낮다는 게 문제였다. 그가 만드는 할로겐화물 페로브스카이트 태양전지는 다르다. 제조가 쉽고 가격이 싼데도, 기존 실리콘 태양전지의 최고효율(26%)과 동일한 효율을 자랑한다. 제조가 용이하고 가격이 저렴하니 상용화의 문을 열 수 있게 된 것이다. 

 

그가 개발해낸 것은 ‘고효율’ 페로브스카이트 태양전지만이 아니다. 할로겐화물 이중층 구조를 용액 공정으로 구현해, 고내구성을 가진 전도성 고분자 성능의 극대화에도 성공했다. 부드럽게 구부릴 수 있는 ‘유연’ 페로브스카이트 태양전지가 탄생한 것이다. 생활용품처럼 들고 다닐 수도 있고 신문처럼 인쇄를 할 수도 있다. 무한대의 공급을 자랑하는 태양광이 우리 일상으로 성큼 들어서고 있다.

“일명 ‘게임 체인저’라 불려요. 어떤 일의 결과나 판도를 통째로 바꿔놓을 만한 결정적 역할을 하는 것을 말하는데, 페로브스카이트 태양전지 기술이 딱 그렇거든요. 2011년부터 6년간 한국화학연구원에 몸담으면서, 그곳 석상일 교수님과 페로브스카이트 태양전지 기술 연구를 공동으로 진행해왔어요. 하려는 연구가 세상의 요구와 잘 맞은데다, 뛰어난 동료가 제 곁에 있었기에 해낼 수 있었던 일이에요.”

관건은 ‘상용화’다. 상용화가 된다는 건 기업에서 투자를 한다는 뜻. 기업들이 돈을 댈 정도로 ‘의미 있는’ 기술로 만드는 것이 그의 숙제다. 효율과 안전성을 더욱 높여 모두가 쉽게 사용할 수 있도록 하는 일. 언제나 그랬듯 뒤집어 바라보고 거꾸로 생각하면서, 차근차근 그 일을 해나가고 있다. 다행히 많은 기업에서 관심을 보이고 있다. 모두가 불가능하다고 생각했던 일이 바야흐로 눈앞의 현실로 다가오는 중이다.

“한국화학연구원에서 고려대로 옮겨온 것이 2017년 3월이에요. 지난 3년은 제게 더할 나위 없이 좋은 시간이었어요, 학생들을 직접 만난다는 게 제겐 정말 즐거운 일이에요. 저와 비슷한 생각을 가진 학생들과 무언가를 함께 해나간다는 게 이렇게 행복한 일인지 미처 몰랐어요. 제가 지도하는 학생들이 머잖아 저를 뛰어넘을 거라 믿어요. 그것이 단지 믿음에 그치지 않도록, 최선을 다해 지도하고 싶어요.”

지구의 온도는 빠르게 상승하고, 우리의 삶은 그만큼 지옥에 가까워지고 있다. 재생에너지를 개발하는 일이 ‘모두를 살리는 일’이 되는 것은 그 때문이다. 우리 나이로 곧 마흔 살이 되는 그는 소년의 상상력과 청년의 추진력으로, 지구를 지키는 연구들을 앞으로도 계속할 생각이다. 삼십대보다 사십대가 더 행복할 것 같은 기대가 그에겐 있다. 자신이 선 땅에 어느덧 깊이 뿌리를 내린 까닭이다. 뿌리 깊은 나무가 바람에 아니 휘듯, 앞으로 어떤 연구를 하든 ‘세상에 기여하겠다는’ 그의 꿈은 꺾이지 않을 것이다. 마흔살도 채 되기 전에 그는 벌써 ‘불혹’을 살고 있다.

노준홍 교수는
재생에너지관련 차세대 태양전지 분야를 연구해오고 있으며, 최근 할로겐화물 태양전지 연구로 주목을 받고 있다. 노준홍 교수의 기술은 기존의 패러다임을 바꾸는 혁신적 기술로 평가되어 2013년 Science지 선정 세계 10대 breakthrough 기술로 선정됐으며, 2016년 World Economic Forum 선정 Top 10 Emerging Technology로 선정됐다. SCI 논문 91편 게재, 이 논문들의 피인용 횟수는 총 21,107회(Web of Science 2019년 8월 기준)에 달한다. 또한 최근 5년 페로브스카이트 태양전지 관련 국내 특허 25건, 국제 특허 4건 등록 등 해당 분야 발전에 기여하고 있다.

 

커뮤니케이션팀
Tel: 02-3290-1065 E-mail: hongbo@korea.ac.kr 수정일자 : 2019-07-12