기계공학부 최동휘 교수 연구팀, 자가발전 센서부터 공기정화, 미세물방울 제어까지
“학부연구생 때 시작한 연구를 마무리하고 싶어 대학원 진학”

기계공학부 최동휘 교수 연구팀이 에너지 자립형 미래기술을 중심으로 다양한 연구 성과를 잇달아 선보이고 있다. 최근 수행한 연구 세 편을 연이어 국제학술지 논문으로 발표했다. 자가발전 센서와 공기정화 기술부터 정전기를 활용한 미세 물방울 제어까지 연구 영역을 지속적으로 확장하고 있으며, 최근에는 이러한 성과들이 우수 국제학술지를 통해 연이어 발표됐다. 이번 성과는 단순히 연구 결과를 도출한 것을 넘어, 하나의 연구실에서 성장한 연구자가 독립적인 교수로 발전하고 더 나아가 후속 학문 세대를 함께 지도하는 선순환 구조를 이뤄냈다는 점에서 의미를 지닌다.

최동휘 교수 연구실에서 학위 과정을 거친 전남대 라윤상 교수는 독립적인 연구자로 성장한 이후에도 지도교수인 최동휘 교수와 공동연구를 지속하며 후배 연구자를 함께 지도하고 있다. 또한 학부연구생부터 박사 과정을 마무리한 이동한 박사는 자신과 같이 학부연구생을 계기로 대학원 생활을 시작한 후속 연구자와의 연구를 성공적으로 마무리했다.

마찰전기 센서에서 자가발전 공기정화까지

첫 번째 연구는 마찰전기 웨어러블 센서를 다룬 리뷰 논문으로 『Nano-Micro Letters(IF=38.5)』에 실렸다. 마찰전기 웨어러블 센서의 소재와 작동 원리, 소자 구조와 제작 기술을 정리하고, 자가발전형 센싱 기술이 AI 기반 신호처리·인공시냅스·뉴로모픽 컴퓨팅과 결합해 인간-기계 인터페이스로 발전하는 흐름을 제시했다. 최동휘 교수와 라윤상 교수가 함께 연구를 수행했고, 싱가포르국립대학교의 Chengkuo Lee 교수가 공동교신저자로 참여했다. 최동휘 교수는 “이 연구로 싱가포르국립대학교와의 국제 협력이 이어진 만큼 글로벌 연구 네트워크로 확장해 나가도록 노력하겠다”고 말했다.

두 번째 연구는 굴뚝의 공기 흐름만으로 작동하는 자가발전형 공기정화 시스템을 다뤘다. 『Nano Energy(IF=16.7)』에 게재된 이 연구는 회전형 마찰전기 발전기로 고전압을 자체 생산해 정전집진과 전기분무에 동시에 활용했다. 별도의 외부 전원 없이 공기 흐름 자체를 에너지원으로 썼다. 실험실 규모의 굴뚝에서 10초 이내 90% 이상의 입자 제거 성능을 확인했고, 전기분무로 집진전극의 오염을 억제해 장기 운전 안정성도 함께 확보했다. 황성훈 학생(기계공학과 박사 1기)이 제1저자로 연구를 수행했고, 라윤상 교수가 최동휘 교수와 함께 황성훈 학생을 지도했다.


황성훈 학생 역시 학부생 시절 최동휘 교수의 수업을 계기로 학부연구생 생활을 시작했다. 그는 “박사 과정까지 공부하고 싶다는 결정을 일찍 했던 만큼 미리 연구를 경험하기 위해 학부연구생 진학을 희망했던 와중 최동휘 교수의 수업을 듣던 중 연구 분야에 관심이 생겨 자연스레 학부연구생 생활을 시작하게 됐다”고 말했다.

하고 싶은 연구를 최대한 지원하는 자유로운 연구실 분위기 덕분에 최동휘 교수 연구실에서 박사 과정까지 이어서 진행하게 됐다고 설명한 황성훈 학생은 이제 박사과정생으로서 학부연구생을 지도하는 위치에 섰다. 그는 “가르쳐 보니 오히려 제가 모르는 게 많다는 걸 느꼈다. 그만큼 더 공부해야겠다는 자극이 됐다”고 설명했다. 이어 학부연구생에게는 “한 과정을 온전히 끝마치며 얻는 결실이 크다. 연구 활동에 꿈이 있다면 도전하길 권한다”고 전했다.

정전기로 움직이는 물방울, 학부연구생부터 이어온 연구의 마무리

국제학술지 『Reports on Progress in Physics(IF=15.4)』에 게재된 연구는 별도의 전원 없이 미세한 물방울을 움직이고 분류하는 정전기 기반 기술을 다뤘다. 작은 액체방울을 정밀하게 다루는 기술은 의료진단, 바이오센서, 신약 개발 등에 활용되지만, 기존 기술은 물방울을 움직이기 위해 고전압 전원장치와 복잡한 전극·배선을 계속 작동시켜야 해 장비가 크고 휴대하기 어렵다는 한계가 있었다. 연구팀은 정전기를 오랫동안 저장할 수 있는 특수 고분자 필름을 미리 충전해 두는 방식으로 이 문제를 해결했다.

연구를 주도한 오정석 학생(기계공학과 석사 1기)은 3학년 2학기에 학부연구생으로 연구실에 합류했다. 오정석 학생은 “진로에 고민이 많던 와중 학부연구생을 추천받았다. 그 무렵 최동휘 교수님 수업 마지막 시간에 연구실 소개 발표를 들으면서 흥미를 느껴 학부연구생 지원을 결심했다”고 말했다. 그간 학부연구생 경험에 대해서는 “수업만으로는 해볼 수 없는 실험을 직접 수행할 수 있었다. 이런 경험이 대학원 진학으로 이어졌다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 오정석 학생이 학부연구생 시절 시작한 연구의 마무리다. 첫 연구였던 만큼 과정의 어려움도 많았다. 에너지 하베스팅으로 시작한 주제는 출력이 예상만큼 나오지 않아 물방울 제어 기술로 변경되기도 했다. 오정석 학생은 “함께 연구한 이동한 박사가 오랜 경험으로 길을 잘 잡아줬고, 그 방향대로 실험을 마무리할 수 있었다”며 감사를 전했다. 대학원 진학을 고민하는 후배에게는 “학부연구생을 먼저 해보고 나에게 맞는 길인지 판단하길 추천한다”고 말했다.