[이사람] ‘절연체에 전류 흐른다’ 첫 규명 ETRI 김현탁 박사
3월25일은 ‘발견의 날’이다. 누가 정한 것은 아니지만 한국전자통신연구원(ETRI)의 김현탁(47) 박사팀은 적어도 그렇게 여기고 있다. 올들어 세해째 조촐한 기념행사로 떡을 해서 다른 연구원들과 나눠 먹었다.2003년 이날 ‘모트 금속-절연체 전이(MIT)현상’을 세계 최초로 규명하고 실험에 성공한 것을 자축하는 자리다. 그도 그럴 것이 1977년도 노벨 물리학상 수상자인 영국 이론물리학자 네빌 모트(작고)가 49년 MIT현상을 예견했으나 아무도 56년간 증명하지 못했던 물리학의 난제를 풀었기 때문이다. 그래서 ‘노벨상 감’이란 찬사가 나왔다.
●치열한 국제경쟁
김 박사는 “그날 밤 늦게였는데 실험에 성공하는 순간, 번개를 맞은 듯 온 몸에 전율이 흘렀다.”며 “세계 최초임을 알리기 위해 가장 먼저 인터넷에 띄웠다.”고 돌이켰다. 논문 출판 시간을 줄이기 위해서였다. 인터넷에 올린 다음날 물리학분야 인용지수 2위인 영국의 ‘저널(New Journal of Physics)’이 실험 논문을 요청해와 보내줬다. 저널은 10개월간의 심사와 치열한 논쟁을 거쳐 지난해 5월 그의 논문을 게재했다. 또 응용물리학 1위인 미국의 ‘레터(Applied Physics Letter)’는 지난 6월에 실었다.
이 분야는 연구 경쟁이 세계적으로 무척 치열하다. 스웨덴 왕립기술연구소는 지난 1월, 일본 와세다대학은 지난 3월에 각각 MIT현상 규명을 발표했다. 김 박사팀이 실험에 성공하고도 논문발표에 늦었다면 2등으로 처질 뻔했다. 이렇듯 경쟁이 치열한 이유는 전기와 디지털이 쓰이는 곳은 다 쓰일 수 있기 때문이다. 현재의 반도체 부피를 엄청나게 줄일 수 있다.
김 박사의 개가는 하루 아침에 이루어진 것이 아니다.92년 일본의 국립대학인 쓰쿠바(筑波)대에서 박사과정을 시작하면서 비롯됐다. 이후 논문까지 10년이 걸렸다. 하루 댓시간밖에 자지 않고, 주말을 반납한 덕분이다. 실험을 앞둔 날은 머리를 맑게 하기 위해 일찍 잤다. 주위에선 이런 그를 두고 “미쳤다.”고도 했다.
●MIT는 번개와 비슷한 현상
언론 보도로 들뜰 만한 지난 2일 오후 늦게 연구실에서 테스트 중이던 김 박사를 잠깐 만났다. 김 박사의 연구결과는 해외에서는 수차례 논문이 게재됐지만 국제 특허 출원과 설명 자료를 준비하는 시간이 오래 걸려 국내 발표는 지난 1일에야 이뤄졌다.
그는 “인터뷰하는 것이 물리학 연구보다 훨씬 어렵다.”며 자리에 앉았다. 쉽게 설명해 달라는 요구에 그는 “MIT 현상은 자연에선 번개와 비슷하다.”고 말했다.“하늘에서 번개가 생겨나면 전기가 통하지 않는 절연체인 대기층을 통과해 전기가 통하는 인간이 맞게 되는 것이죠. 이것을 엄청나게 작게 축소해서 실험한 것이지요.” 전자공학을 전공한 임주환 ETRI 원장은 “김 박사로부터 10시간 넘게 설명을 듣고서야 비로소 이해가 됐다.”고 말했다.
●가난한 광부의 맏아들
김현탁은 58년 강원도 삼척시 도계에서 6남매 중 셋째이자 장남으로 태어나 여섯살까지 살았다. 광부였던 아버지 김완규(작고)씨의 건강이 나빠져 외가 동네인 경북 포항시로 이사를 왔다. 포항초등학교 2학년 때인 아홉살에 아버지가 돌아가시자 어머니 안판례(작고)씨가 군밤장사, 떡장사 등의 행상을 하며 6남매를 뒷바라지했다. 어린 그도 어머니를 도왔다. 그는 “차 안에서 닥치는 대로 물건을 팔면서도 ‘다음에 커서 장사는 절대로 안 하겠다.’고 다짐했지요.”라며 기억을 더듬었다. 이후 포항 동지상고로 진학했다. 가족들은 장남인 그가 그 집안을 일으켜 세울 수 있는 은행원이 되기를 바랐다. 은행원은 당시 상고생들에겐 선망의 대상이었다. 그러나 그는 “훌륭한 사람이 되고 싶었습니다. 은행에 취직하기 싫습니다.”라며 가족들의 반대에도 불구하고 등록금이 싸다는 이유로 국립대학을 결정했다. 여기서 물리학자가 되고 싶다는 꿈을 키웠다.
72년도 노벨물리학상 수상자인 레온 쿠퍼 교수가 79년 이휘소 박사의 기념강연을 위해 서울대를 방문하자 대학 2학년이던 그는 이를 듣기 위해 부산에서 서울로 달려갈 정도로 물리학에 심취해 있었다.“내용을 알아듣지는 못했지만 대학자에게 흠뻑 빠져 있었든 거죠. 기억나는 말이라곤 ‘슈퍼세미컨덕터(반도체)’뿐입니다.”
자연과학도인 김 박사는 딱딱할 것 같지만 은근히 낭만적인 데도 있다. 대학시절 부인 이은희(원자력연구소 책임연구원)씨를 만났다.“도서관에서 자리잡아주면서 서로 공부를 독려한 캠퍼스 커플이죠.” 서울대 대학원에서 고체물리학 석사를 받았다. 이때 몸이 약해 허파꽈리가 터져 군 면제 판정을 받았다.‘먹고 살기 위해’ 84년 한국타이어 기술연구소와 시스템베이스를 다녔다. 학문에서 떠난 8년간의 외도(外道)였다.
●연구실에서 산 유학시절
직장을 다니던 중에도 그는 ‘훌륭한 물리학자가 되겠다.’는 열망이 수그러지지 않았다.34세인 92년 일본 유학을 결심, 노벨상 수상자 3명을 배출한 쓰쿠바대로 갔다. 공부에 방해가 될까싶어 부인은 데려가지 않았다.“제대로 공부하지 않으면 영원히 기회가 안 올지도 모른다.”며 그는 오전 6시부터 밤 12시까지 연구실에서 살았다. 연구실 최고령 학생인 그는 3년만에 전자재료 및 박막제조에 관한 논문으로 박사학위를 땄다. 그리곤 바로 교수(文部敎官)로 학생들을 가르쳤다. 학생에서 교수로 신분이 바로 바뀌었다.40세인 98년 귀국,ETRI에 책임연구원으로 들어왔다. 이후 그는 국책연구과제를 수행하면서도 해마다 한 편의 논문을 썼다.
●그래도 연구에 매진하고파
물리학계의 화두는 68년 발견된 고온초전도현상이다. 이를 규명하려면 MIT현상을 먼저 해결해야 한다. 그도 실험할 때마다 전하(물체의 전기 양)는 1,2처럼 정수인데 1/2,1/3처럼 분수를 띠고 있었다. 몇년째 고민 중이던 2001년 어느날 그는 대전 엑스포공원에서 연구실까지 산책하다가 ‘분수전하’라는 영감을 받았고, 이는 측정 때문이라는 ‘측정효과’라는 개념을 더했다. 그의 독창적인 아이디어다. 김 박사는 “물리학은 창조적으로 발상하고 생각하는 학문”이라며 “자나깨나 이것만 생각했다.”고 말했다.
“위에선 MIT트랜지스터를 상용화하는 것을 주문하지만 제 꿈은 고온초전도 현상의 메커니즘을 규명하는 것입니다.” 연구를 계속 고집하는 김 박사, 현재의 ‘돈 안되는 이공계 기피현상’은 곱씹어볼 만한 대목이다.
대전 이기철기자 chuli@seoul.co.kr
사진 안주영기자 jya@seoul.co.kr
■ ETRI는 어떤 곳
ETRI는 일반 사람들에게 의외로 잘 알려져 있지 않다. 그러나 우리가 흔히 쓰는 휴대전화의 원천기술인 CDMA를 상용화한 연구기관이다. 이를 돈으로 환산하면 66조 36억원으로 이는 CDMA 개발비 2223억원의 297배에 이른다. 국가경제 기여도는 204조 8000억원에 이르는 것으로 조사됐다.
지난 76년 설립된 ETRI는 과학기술부 산하 산업기술연구회 소관이다.1800명의 직원 가운데 석·박사급이 1600명을 차지하는 고급 두뇌집단으로 정보·통신·전기 분야의 최고급 국책 연구기관이다. 그동안 국제특허 3000여건을 비롯해 1만 5000여건의 특허를 냈다.1386건의 기술을 2700여 기업에 이전해 줬다. 우리나라를 IT 강국으로 이끄는 ‘기술의 젖줄’이라고 할 수 있다.ETRI가 요즘 연구중인 것으론 지능형 서비스로봇, 홈네트워크, 텔레매틱스, 차세대 이동통신, 차세대 PC, 디지털TV·방송, 디지털 콘텐츠 등이다. 최근엔 특히 개발된 기술을 상용화하는 데도 관심이 높다.
■ 그가 걸어온 길
▲1958년 7월 강원도 삼척 도계 출생
▲78년 경북 포항 동지상고 졸업
▲82년 부산대 물리학과 졸업
▲84년 서울대 물리학과 석사
▲85년 한국타이어㈜ 연구원
▲92년 시스템베어스㈜ 개발부장
▲95년 일본 쓰쿠바대 공학연구과 공학박사
▲98년 일본 쓰쿠바대 물리공학계 교수
▲2005년 ETRI 책임연구원(현)
▲한국·미국·일본 물리학회원(현), 세계 3대 인명사전인 미국 마르퀴스 후스후(03∼05년), 미국인명연구소(ABI·02∼05년), 영국국제인명센터(IBC·02∼03) 등에 등재됐으며,IBC 2003년판에는 그의 전기가 기록돼 있다.
