김재용 한양대 물리학과 교수, 극한조건에서 압력을 활용한 양자물성 연구

김재용 교수와 연구원들이 연구 장비 앞에서 사진 촬영을 하고 있다. 한양대 제공

양자 현상은 물질 하나에 여러 소자가 겹쳐 있거나, 반대로 멀리 떨어져 있어도 서로 영향을 주고받는 양자 역학 특성이 나타나는 상태를 의미한다. 최근 김재용 한양대 물리학과 교수는 이 같은 양자 현상을 연구하기 위해 극한 조건에서의 압력과 온도, 자기장을 활용한 새로운 연구를 시도하고 있다.

두 개의 다이아몬드 사이에 시료를 넣어 수 만 기압 단위의 높은 압력을 가하고 동시에 레이저빔을 조사하여 수천도 이상의 고온을 발생시켜 극한조건에서 발현하는 새로운 물성을 연구하는 것이 대표적이다. 뿐만아니라 현대과학이 이용할 수 있는 극한영역인 초고압·초고자기장·극저온에서 발현하는 양자현상을 이해하고 이를 바탕으로 양자물질을 인공적으로 디자인하고 있다.

김 교수는 아울러 극한조건에서의 물성연구를 통해 다이아몬드를 능가하는 초강도 물질 개발, 초고압-초고온 상태에서 높은 에너지밀도를 갖는 신물질 발굴, 그리고 결정과 비정질을 기반으로하는 대용량 수소저장매체 발굴 들을 대상으로 연구를 수행하고 있다.

이러한 연구를 통하여 김 교수는 인류가 아직까지 시도하지 못하였던 극한의 영역에서 발현되는 양자현상을 이해함으로써 국내 양자물질·물성 분야의 기초연구에 도움이 되리라 기대하며 본 분야에서 차세대 인력양성 BK사업도 이끌어가고 있다.

김재용 교수

양자 현상의 국내 최고 권위자로 꼽히는 김 교수는 2021년 제10회 아시아고압학회를 유치하며 국내 압력 관련 연구를 세계에 소개했다. 또 현재 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘우수연구자 교류 지원 사업’(BrainLink) 단장이자 한양대 고압연구소장을 맡고 있다. 김 교수는 이런 성과를 국제적으로 인정받아 지난 7월 영국 에든버러에서 열린 제28차 세계고압학회 학술총회에서 한국인 최초로 세계고압학회 이사로 선출되었다. 임기는 4년이다.

강경주 기자 qurasoha@hankyung.com