‘대한민국최고과학기술인상’ 박남규 교수…“페로브스카이트 능가할 새 물질 찾겠다”

“제조 쉽고 잘 휘어지는 페로브스카이트, 실리콘 수준 육박”
“실리콘 전지와 결합, 지금보다 효율 높여 2~3년 내 상용화”
“연구 경험 살려 반도체, 디스플레이용 신물질 찾겠다”
“기후위기 극복하려면 과학자, 대중이 함께 관심 가져야”

박남규 성균관대 화학공학·신소재공학부 석좌교수가 2024년 대한민국최고과학기술인상 수상자로 선정됐다. 그는 이미 페로브스카이트 분야에서 세계 최고의 석학이지만, 자신의 연구가 새로운 분야에도 활용될 수 있도록 도전에 나선다는 목표를 공개했다./이병철 기자

과학기술정보통신부와 한국과학기술단체총연합회는 박남규 성균관대 화학공학·신소재공학부 석좌교수를 올해 대한민국최고과학기술인상 수상자로 선정했다고 7일 밝혔다. 이 상은 우리나라를 대표하는 탁월한 연구 성과를 이룬 과학기술인을 발굴해 2003년부터 시상해온 최고 권위의 과학기술인상이다.

박 교수는 차세대 태양전지 소재인 페로브스카이트 연구로 태양전지 기술의 패러다임을 전환하고, 세계 태양광 산업 발전에 기여한 공로를 인정받았다. 페로브스카이트는 유기물과 무기물이 섞여 있는 금속 산화물로, 제조가 쉽고 잘 휘어지는 장점이 있다. 고온에서 가공하는 실리콘 태양전지와 달리 용액 화학반응으로 간단하고 저렴하게 만들 수 있고, 용액 상태로 플라스틱 필름에 바르면 바로 휘어지는 전지가 된다.

박남규 교수는 지난 5일 정부서울청사에서 기자들과 만나 “페로브스카이트 상용화는 앞으로 2~3년 내에 이뤄질 것으로 보인다”며 “많은 연구자들이 노력해 페로브스카이트 단일 태양전지 셀의 에너지 전환 효율을 26.1%까지 끌어 올렸으나 탄소 중립을 달성하려면 효율을 더 높여야 한다”고 말했다.

에너지 전환 효율은 태양전지가 받은 빛에너지 중 전기에너지로 바뀌는 비율을 뜻한다. 현재 태양전지 소재로 주로 사용되는 실리콘 전지는 단일 결정으로 사용했을 때 이론적으로는 에너지 전환 효율이 29%를 넘을 수 없다. 그러나 페로브스카이트를 사용하면 이를 뛰어넘는 고효율의 태양전지를 만들 수 있다.

그는 “페로브스카이트 구조와 소재 연구는 어느 정도 완성 수준에 올랐다고 본다”며 “이제는 다른 전지와 결합하는 텐덤에서 서로 다른 물질 사이의 접촉면(계면)을 제어해 효율을 높일 방법을 찾는 것이 남은 과제”라고 말했다.

박 교수는 1997년 미 국립재생에너지연구원(NREL)에서 박사후연구원으로 근무하면서 태양전지 연구를 시작했다. NREL에 따르면 페로브스카이트-실리콘 텐덤 셀의 최고 에너지 효율은 33.9%다. 현재 실리콘 단일 결정 셀의 최고 효율인 27.8%를 뛰어 넘는다. 셀은 태양전지 역할을 하는 최소 단위이다. 셀 여러 개를 사각 틀 안에 배열해 제품 형태로 만들면 모듈, 모듈을 여러 개 연결한 것을 패널이라고 부른다.

박 교수는 한국에서 노벨상 수상 가능성이 큰 과학자로 꼽힌다. 과학계는 노벨상이 태양전지 분야에 수여된다면 그의 수상 가능성이 매우 크다고 본다. 미국 한 대학이 매년 최신 연구 성과를 다루는 ‘노벨 컨퍼런스’를 여는데, 지난해엔 태양전지 전문가들이 모였다. 노벨 컨퍼런스에는 노벨상 선정에 관여하는 스웨덴 연구자들이 함께 참여한다. 일반적으로 노벨상은 3년 이내 노벨 컨퍼런스에서 발표된 분야에 수여되고 있다.

박 교수는 앞으로 태양전지에서 페로브스카이트가 한 것처럼 반도체나 디스플레이에서 혁신을 가져올 새로운 물질을 개발하고 싶다고 했다. 그는 “페로브스카이트를 뛰어넘는 새로운 물질이 있지 않을까 항상 고민해 왔다”며 “지금까지 연구에서 얻어진 기초 기술로 더 우수한 물질을 찾는 연구를 준비하고 있다”고 말했다.

박 교수는 자신의 연구가 지구온난화를 극복하는 데 도움이 되길 바란다고 했다. 과학자는 인류의 안위와 행복에 기여해야 한다는 것이 그의 지론이다. 대중들의 관심을 받기 어려운 기초과학임에도 최근 심해지는 기후 변화문제를 해결하려면 친환경에너지 연구가 반드시 필요하다는 것이다.

박 교수는 “신재생에너지는 소비자들이 손에 쥐고 사용하는 기술이 아니다 보니 대중에 매력도는 떨어지는 연구 주제”라면서도 “최근에는 많은 분들이 기후변화에 관심을 기울이고 응원하고 있어 의미 있는 상도 받을 수 있었다”고 말했다.

그는 과학이 발전하려면 대중의 관심과 과학자들의 노력도 필요하다고 강조했다. 특히 기후변화와 같은 문제에 대해서는 모두의 노력이 더 중요하다고 했다. 박 교수는 “과학자들이 적극적으로 대중들과 소통할 필요가 있다”며 “국민들이 기후변화를 피부로 느끼고 과학자들이 어떤 노력을 하고 있는지 적극적으로 알릴 필요가 있다”고 말했다.

대한민국최고과학기술인상 시상식은 오는 10일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 열리는 ‘제2회 세계 한인 과학기술인대회’에서 개최된다. 이 상은 2003년부터 한국을 대표하는 과학자 46명에게 수여됐다. 박 교수는 47번째 수상자다.

이번 시상의 심사를 맡은 이영국 한국화학연구원 원장은 “박 교수는 안정성이 뛰어난 고효율 태양전지용 페로브스카이트를 세계에서 최초로 개발해 태양전지 기술의 패러다임 전환을 이뤄낸 인물”이라며 “이후 나온 모든 페로브스카이트 연구가 이뤄질 수 있었던 것은 그의 선도적 역할 덕분”이라고 평가했다.

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