남구현 교수, 네이처지 표지 장식… 균열 조절·방지 등 원천기술 확보

1998년 2월, 물리학자가 되고 싶었던 19살의 대구 청년 남구현은 갈 곳이 없었다. 능인고를 우수한 성적으로 졸업했지만 집안 형편 탓에 진학은 포기했다. 1년 동안 이삿짐센터를 전전하던 청년은 다음 해 병역특례를 위해 인천 남동공단의 레미콘 회사에 들어갔다. 용접, 산소절단, 중장비 운전도 마다하지 않았다.

생활에 쫓겼지만 청년은 기계공학에 흥미를 느꼈다. 병역특례의 나머지 1년은 과천정부청사 프로그램 개발 업체에서 일했다. 고교 때 땄던 정보처리기능사 자격증 덕분이었다. 2002년 일주일에 2~3일 출근하는 조건으로 잡지사에서 근무했다. 한 달에 40만원을 받고 다른 아르바이트도 함께하면서 기계공학자의 꿈을 키웠다.

2003년 미국 샤봇 컬리지에서 입학허가서를 받았다. 프로그램을 제작하면서 알게 된 항공대의 고(故) 황명신 교수의 “공학을 하려면 미국에 가라.”는 조언이 크게 작용했다. 고교 과정과 대학 2년제 과정을 동시에 마치고 대학 편입도 가능하다고 판단해서다.

2005년 청년은 명문 캘리포니아 버클리대(UC버클리)에 편입했다. 당초 매사추세츠공대(MIT)를 겨냥했지만 재정문제까지 있는 청년을 MIT는 거부했다. 석사를 1년에, 박사를 2년 반 만에 마치며 불과 5년 만에 미국 유학 생활을 끝냈다. 이화여대 초기우주과학기술연구소에 연구교수 자리를 얻었다. 그리고 2년, 용접공 청년이었던 남구현은 교수로서, 과학자로서 우뚝 섰다. 청년의 연구성과가 10일(현지시간) 과학자라면 꿈꾸는 과학저널 ‘네이처’ 표지를 장식했다. 국제 공동연구가 아닌 국내 연구로 네이처 표지에 실리기는 2000년 유룡 한국과학기술원(KAIST) 교수 이후 12년 만이다.

●쓸모없는 ‘균열’로 ‘신세계’ 열어

남 교수의 연구는 본인의 인생과 닮았다. 모두가 쓸모없다고 여기고 피하거나 방지해야 하는 것으로 여기는 ‘재료의 균열’에 주목한 탓이다. 균열에 대한 관심은 2007년 석사 1학기 때 우연히 재료가 규칙적으로 금이 간 것을 발견하면서부터다. 당시 박사후연구원으로 있던 고승환 KAIST 기계공학과 교수에게 의논하자 “가능성이 있는 연구이니, 꽁꽁 숨겨서 혼자 연구해 봐라.”고 격려했다. 고 교수는 한국에서도 가장 큰 지원군이다.

●“초소형 바이오칩 개발·반도체 공정에 전환점”

남 교수는 균열이 물질이 파괴되는 과정의 쓸모없는 부산물에 불과하다는 고정관념을 깨려 했다. 미세하게 일어나는 균열을 조절할 수만 있다면 기계적으로 깎아서는 만들 수 없는 아주 작은 구조물을 쪼개는 방식으로 만들 수 있다는 아이디어였던 것이다. 실리콘으로 된 웨이퍼 위에 100만분의1m에 불과한 구조물을 계단식으로 얇게 쌓아 자연스럽게 균열이 발생하도록 유도했다. 결국 머리카락 굵기보다 가는 나노크기의 채널(수로 모양의 구조물)을 만들어 냈다. 균열의 모양을 자유자재로 변화시키거나 방향을 정하고 균열을 막을 수도 있는 방법 등 다양한 원천기술을 확보한 것이다. 남 교수는 “깎아 만드는 기존의 기술로 나노채널을 만들기 위해서는 20년 이상이 걸리지만 균열 방법을 이용하면 몇 시간이면 가능하다.”면서 “비용도 몇 만원 수준에 불과하다.”고 설명했다.

네이처지는 남 교수의 연구 성과에 대한 해설 기사에서 “혈액 한 방울로 질병을 진단하는 초소형 바이오칩 개발이나 반도체 공정에 획기적인 전환점”이라고 평가했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr