김재환 인하대 기계공학과 교수가  셀룰로오스 분야에서 최고의 권위자로 주목을 받고 있다.

김 교수는 2003년 세계 최초로 셀룰로오스 종이에 전기를 가하면 움직이는 Electro-Active Paper(EAPap)를 개발했다.

벌레 모양을 한 생체모방 로봇이나 전자 소자 등으로 응용이 가능하다. 또 위치 변화량 등 길이의 변화 비율을 계측하기 위한 센서인 변형률 센서, 종이 스피커 등으로도 활용할 수 있다.

김 교수는 움직이는 종이를 발표해 NASA에서  2001년부터 2003년까지 방학 동안 연구를 진행할 수 있었다.

 2003년부터 2012년까지 창의연구단 지원으로 9년간 NASA와 셀룰로오스를 활용한 소프트 로봇 연구도 진행했다.

최근에는 탄소 나노튜브와 그래핀, 산화 아연 등 나노 재료를 섞어 하이브리드 셀룰로오스 다기능 재료를 만들었다.

이를 이용해 기계 구동 부품인 엑추에이터와 종이 트랜지스터, 일회성 바이오 센서 등을 개발했다. 셀룰로오스를 응용할 수 있는 새로운 분야를 개척한 것이다.

그의 노력은 헛되지 않았다. 10월 일본 셀룰로오스 학회가 전 세계 이 분야 연구자에게 수여하는 Hayashi Jisuke Award를 수상한다. 15년 간 이 분야에 매진한 덕분이다.

“보통 제지, 소재 전공자가 셀룰로오스 분야를 연구하는 경우가 많은데 기계공학과 전공자로서가 이 분야에서 높은 성과를 낸 것은 드물다. 전공 분야가 아닌 만큼 세계적인 셀룰로오스 관련 전문가들을 만나는 등 연구에 매달렸다.”

 미래창조과학부 한국연구재단이 지원하는 나노셀룰로오스 기반 미래 복합재 창의연구단(CRC for NCFC‧Creative Research Center for Nanocellulose based Future Composites) 인하대 기계설계실에서 연구를 진행하고 있다.

창의연구단을 두 번 유치한 것은 김 교수가 기계공학분야 최초다. 2003년에 이어 2015년에도 연구단 유치에 성공했다. 2015년부터 9년간 72억원을 지원받는다.

“2003년 창의연구과제에 처음 선정됐을 당시, 3년 단위로 진행하는 단계 평가에 통과하기 위해 몇 날 며칠을 연구실에서 밤샘해야했다. 연구 실적을 내지 못하면 강제탈락 될 수 있어 열심히 하는 수 밖에 없었다. 그렇게 3년이 지나자 서서히 성과가 나오기 시작했다. 1년에 발표한 논문만 30편이 넘었다. 금맥을 발견한 듯 엄청난 결과였다.”

앞서 지난 4월 인하대와 NASA Langly 연구소와의 업무협약을 끌어내는 데도 김 교수의 연구 성과가 중요한 역할을 했다.

김 교수가 개발하고 있는 박막필름은 심우주 탐사선인 헬리오스 블레이드 소재로 사용될 전망이다.

이와 함께 현재 나노셀룰로오스를 강한 자기장을 활용해 배열하고 연결하는 일을 연구 중이다. 셀룰로오스를 자연물에서 뽑아내고 이를 배열하는 기술이 중요한데 초고압 워터제트와 자기장을 이용한다.

움직이는 종이를 만들어보겠다고 시작했던 일이 어느새 20년을 향해 가고 있다.

김 교수는 학생들에게 꼭 이 말을 전한다.

“학생들은 어떻게 성공하고 돈을 많이 벌 수 있을 것인가를 고민하고 있지만 정작 내가 무엇을 하고 싶은지는 찾지 못하고 있어요. 호기심과 한 번 해봐야겠다는 도전정신, 우리 학교가 가지고 있는 개척정신이 곧 내 인생을 풍성하게 만들겁니다.”