< KAIST 화학과 김상규 교수 >
화학반응이 일어나는 순간, 분자 내부에서는 어떤 변화가 일어날까. 이러한 근본적인 질문에 대한 해답을 찾아온 우리 대학 화학과 김상규 교수가 분자 반응 동역학 분야의 연구 성과를 인정받아 ‘제9회 한국도레이 과학기술상’ 화학 및 재료 기초분야를 수상했다.
우리 대학은 화학과 김상규 교수가 지난 21일 열린 한국도레이과학진흥재단 주관 제9회 한국도레이 과학기술상 시상식에서 기초분야 과학기술상을 수상했다고 23일 밝혔다.
한국도레이 과학기술상은 화학 및 재료 분야에서 우수한 연구 성과를 거두고 과학기술 발전에 기여한 연구자를 선정해 수여하는 상이다. 기초분야와 응용분야에서 각각 수상자를 선정하며, 수상자에게는 상금 1억 원이 주어진다.
김 교수는 분자 구조 및 특정 양자상태가 화학반응 동역학에 미치는 영향을 정밀하게 관찰할 수 있는 독창적 실험기법을 개발하고, 이를 바탕으로 화학반응의 핵심 원리를 밝혀온 연구 성과를 인정받았다.
화학반응은 분자 속 원자들이 서로 결합하거나 분리되는 과정에서 일어나지만, 그 변화를 양자역학적으로 이해하는 것은 매우 도전적인 과제이다. 김 교수는 이러한 한계를 극복하기 위한 실험적 접근법을 개발해 화학반응이 진행되는 과정에서 나타나는 분자의 양자역학적 상태 변화를 추적해 왔다.
특히 화학반응 속도를 결정짓는 ‘전이상태(Transition State)’혹은 빛에 의해 들뜬 상태에서 일어나는 화학반응의 운명을 좌우하는‘원뿔형 교차점(Conical Intersection)’의 구조 및 동역학을 규명하는 데 큰 기여를 했다.
전이상태는 반응물이 생성물로 바뀌는 과정을 총괄하는 가장 중요한 지점으로서 오랫동안 이론적으로 예측되어왔으며, 원뿔형 교차점은 서로 다른 전자상태가 같은 분자구조에서 만나는 지점이다. 김 교수의 연구는 이처럼 이론적으로 예측되나 실험적으론 규명이 어려운 난제를 독창적 방법으로 ‘화학반응의 분자수준에서의 완전한 이해’에 한 걸음 더 나아갈 수 있는 중요한 단서를 제공했다.
아울러 음이온의 전자를 선택적으로 제어하는 실험을 통해 전자와 원자핵 사이의 상호작용을 탐구하고, 두 입자의 움직임이 서로 영향을 주고받는 과정을 설명하는 새로운 개념의 실험적 근거를 제시했다. 이는 복잡한 분자 반응을 보다 근본적인 수준에서 이해할 수 있는 토대를 마련한 성과로 평가된다.
김상규 교수는 “ 양자역학에 기반한 화학반응의 근본 원리를 이해하기 위해 꾸준히 이어온 기초연구의 성과를 인정받게 돼 뜻깊다”며 “그동안 함께 고민하고 연구해 온 학생들과 동료 연구자들에게 감사드리며, 앞으로도 새로운 질문에 도전하며 밝혀지지 않은 화학반응의 비빌을 밝히는 연구를 이어가겠다”고 말했다.
한편, 한국도레이과학진흥재단은 국내 과학기술 발전과 미래 과학기술 인재 육성을 지원하기 위해 2018년 설립됐다. 화학 및 재료 분야의 우수 연구자에게 과학기술상을 수여하고, 신진 연구자에 대한 펠로십과 이공계 대학생 장학사업 등을 운영하고 있다.
올해 한국도레이 과학기술상 응용분야에서는 김윤희 경상국립대학교 화학과 교수가 수상했다. 이와 함께 신진 과학자 5명이 한국도레이 펠로십 연구자로 선정돼 각각 3년간 총 1억 5천만 원의 연구비를 지원받는다.
제9회 한국도레이 과학기술상 및 펠로십 시상식은 지난 21일 서울가든호텔에서 개최됐다.