김도환 서울캠퍼스 화학공학과 교수 연구팀은 지난달 5일, 초고감도 가스센서 스티커를 세계 최초로 개발했다. 피부에 붙일 수 있는 아주 얇고 유연한 가스센서로, 가혹한 외부 환경에서도 대표적 유해가스인 이산화질소(NO2)를 민감하게 검출할 수 있다. 이 연구결과는 차세대 웨어러블 센서 분야에 기여도가 높다고 판단돼 재료과학 분야의 세계적 학술지인 ‘Advanced Materials’(IF : 27.398)에 표지논문으로 게재됐다. 이 밖에도 다양한 연구와 개발을 진행했던 김도환 교수를 만나봤다.

연구는 직접 개발한 소프트 이온트로닉 소재에 사용되는 물질이 화학 반응을 일으키며 소재 내 이온 전도도가 급격한 변화를 보인다는 발견으로부터 시작됐다. 처음 연구를 시작할 때, 예상했던 센서의 성능을 실제로 발휘할지 아무도 장담하지 못했다. 김 교수는 인내심을 가지고 기초부터 연구를 진행하며 숱한 시도 끝에 성공했을 때 느꼈던 성취감과 뿌듯함은 말로 표현하기 어려웠다고 말했다.

이번 연구는 다국적 연구팀과 공동 연구로 진행됐다. 이 과정에서 신속한 결과 공유 및 기술적 토의에 어려움이 있었다. 서로의 전문성을 극대화하기 위해 전문성이 각기 다른 연구실과의 공동연구가 필수적이었다. 그러나 전체적인 연구 스토리를 완성하기까지 3년이라는 시간이 필요했다는 것을 힘들었던 점으로 꼽았다.

그의 연구실에서 진행되고 있는 유연 소재 및 소자 연구는 소프트 이온트로닉 소재를 이용한 전자피부 개발과 전자약의 두가지 분야로 나뉜다. 소프트 이온트로닉 소재는 실제 피부처럼 유연하고 외부 자극에 따라 소재 내 이온 거동을 제어한다. 전자소자에 다양한 기능을 부여할 수 있어 이 소재를 기반으로 촉각센서, 뉴로모픽 전자피부, 고분자 액츄에이터 등에 관한 연구를 진행하고 있다. 또한, 이온트로닉 소재를 이용해 사람의 신경을 전기적으로 자극해 난치병을 치료할 수 있는 ‘전자약’ 분야도 연구 중이다.

김 교수의 연구실 이름은 약어로 ‘FOND(Frontier Optoelectronic Nanomaterials and Devices)로 ‘단란한’, ’가족 같은’ 이란 사전적 뜻을 지니고 있다. 그의 연구실 모토는 ‘서로간의 소통’, ‘많은 연구실적보다는 줄기있는 좋은 연구’다. 그는 지도교수와 학생연구원들, 선배와 후배, 동기간에 진심으로 소통하며 연구와 봉사를 매진하는 것을 목표로 운영하고 있다. 김 교수는 차세대 나노소재 및 소자 응용관련 분야에 관심을 가지고 있는 학생들에게 "실제 관련 연구에 매진하고 있는 구성원들과 끊임없이 소통하는 것이 가장 중요하다"라며 조언했다.