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기승전화학_뉴욕주립대학교 환경과학임업대학 화학과 임규 교수
#탄소 중립 #0.2%의 희망 #교수보다 바쁜 학생 #무덤가 산책 #critique_나를 돕는 시간
교수님의 관심사와 진행 중인 연구에 대해서 대략적인 소개를 부탁드립니다.
현재 저의 가장 관심사는 물질들이 빛을 받았을 때 전자와 에너지들이 상호 간에 어떻게 이동하는지, 그리고 이를 이용하여 carbon-carbon 결합을 상온에서 선택적으로 분해하는 메커니즘에 대해 심도 있게 연구하고 있습니다. 이를 바탕으로 저희 연구실에서는 현재 NSF (미국 국가 연구재단), USDA (미국 농무부), DoD Air Force (미국 공군 연구소), NYS (뉴욕주 환경생태부)의 지원을 받아 다음과 같은 3가지 분야에 대해 연구를 하고 있습니다. (1) 친환경 방법을 이용한 새로운 고분자 중합법 개발, (2) 바이오매스를 이용한 석유화학 대체하는 친환경 물질 생산, (3) 태양 빛을 이용한 생수 속의 해로운 물질 분해. 이런 모든 연구 분야들은 탄소 중립에 적합한 연구 분야라고 할 수 있습니다.
현재 운영 중인 연구실 그룹과 그룹이 함께 즐겨하는 활동 등을 소개해 주세요.
저희 연구실에서는 일 년에 한 번씩 크리스마스 파티를 하고 있으며, 특히 ACS 지역 학회를 통해 학생들이 여행을 다닐 기회가 많습니다. 참고로 서쪽으로 2시간만 운전해서 가면 나이아가라 폭포가 있으며 거기서 2시간만 더 가면 캐나다 토론토를 갈 수 있고, 북쪽으로 1시간만 가면 천개의 섬이라는 아름다운 호수가 있으며, 그 위로 조금만 올라가면 캐나다 몬트리올을 걸쳐 프랑스풍의 아름다운 퀘벡(도깨비 촬영지)을 갈 수 있습니다. 그리고 남동쪽으로 내려가면 뉴욕시인 맨해튼이 나오며, 동쪽으로 가면 명문 학교들이 위치해 있는 보스턴을 갈 수 있습니다.
2018년 처음 연구실 시작했을 때 그룹 맴버들과의 potluck 파티
2020년 생일파티
2022년 학생들과 ACS 지역학회 참여
연구 활동을 하면서 느낀 자부심이나 보람 혹은 잊지 못할 에피소드가 있으신가요?
연구 활동을 하면서 느낀 자부심은 역시 학생들이 박사과정 동안에 발전하는 모습을 보는 것입니다. 학생들이 매주 발표 자료를 구글 드라이브에 올리는데 1년 차, 2년 차, 3년 차, 그리고 4년 차 해가 거듭될수록 박사과정 학생들의 연구 깊이를 볼수 있다는게 저에게는 정말 큰 자부심입니다.
에피소드를 얘기하자면…어느 날 학생이 3개월 동안 열심히 광촉매를 합성하고 그 광촉매를 이용해서 광전기화학셀을 만들었습니다. 그 셀을 이용해서 화학반응을 시켜서 전환율을 관찰했는데…예상과 다르게 반응이 잘 일어나지 않아서 0.2%라는 전환율밖에 안 나왔습니다. 이런 결과를 보고 학생을 많은 상심을 했습니다. 그래서 제가 그룹 미팅 할 때 실망한 학생한테 ‘It’s better than nothing.’ 그래도 0% 가 아니라서 너무나 다행이다. 그래도 수고 많이 했고 잘했다고 하면서 가능성이 있지 않겠냐고 하면서 포기하지 말고 끝까지 해보라고 하면서 여러가지 조언을 줬습니다. 이를 바탕으로 6개월 연구끝에 문제점을 찾아내서 해결해서…6개월 후에 92%라는 결과를 보여줬습니다. 그러면서 기뻐하는 그 학생을 보면서 뿌듯함을 느꼈습니다. 그리고 이를 바탕으로 1년 후에 ACS Energy Letter 논문에 투고하게 되었습니다. 만약에 0.2%에서 그 학생이 희망을 찾지 못했다면 그리고 그걸 위해 노력을 하지 않았다면 그 논문은 세상에 못 나왔을 거 같습니다.
영향을 받은 연구자나 가장 큰 울림을 준 과학자는 누구인지 궁금합니다.
저에게 큰 울림을 준 세 분의 과학자가 있습니다. 첫 번째는 현재 ACS Applied Materials & Interfaces 등 총 6개 저널의 편집장을 맡고 계신 Kirk Schanze 교수님입니다. 이분 지도하에 포닥 그리고 연구교수로서 6년 동안 함께 연구를 진행했는데, 연구에 대한 열정과 광물리학에 대한 많은 가르침을 받을 수 있었습니다. 그리고 두 번째는 현재 엘지화학 기술고문으로 계시는 한장선박사님 입니다. 이 전에 LG 화학 기술연구원 석유화학 소장님 그리고 전무님으로 계셨고, 제가 엘지화학 연구소에 근무할 당시 제 팀장님이셨습니다. 그 당시 박사학위를 마치고 온 저에게 기초 연구를 할 수 있도록 적극 지원을 해 주셨고, 연구에 대해 깊이 사고하는 방법을 배울 수 있었습니다. 그리고 마지막으로 위스콘신대학에 Shannon S. Stahl 교수님입니다. 직접 인연은 없지만 20년 동안 진행해 왔던 연구 논문들을 분석하면서 저에게 많은 영감을 주었고, 이를 motif로 광을 이용해 한 단계 도약할 수 있는 연구의 많은 아이디어를 준 과학자이십니다.
가족과 같은 분인 Kirk Schanze 교수
학창 시절 교수님은 어떤 학생이셨나요?
대학교 때 과 대표를 맡으며 학생회 활동을 활발히 했고, Habitat 에 참석해서 집 없는 사람들을 위해 집 짓는 봉사활동 그리고 학교 방송국 아나운서, 독서토론회 소모임 활동 등 정말 학창 시절 정신없이 여러 활동을 하며 많은 사람을 만났던 거 같습니다. 그리고 방송 아르바이트, 학원 강사, 과외 등 아르바이트도 하며 학비, 생활비를 벌며 부모님께 독립해서 살았던 거 같습니다. 참고로 방송 아르바이트로 케이블 방송인 임백천 쇼, 그리고 사극, 경기방송 경제 토론 대학생 패널 등 tv에 나올 기회도 있었습니다. 그리고 클래식이나 미술, 연극도 좋아해서 학창 시절 연애할 때도 데이트 장소는 항상 문화생활을 하는 예술의 전당, 과천 미술원, 대학로 연극 등이었습니다. 학과 공부, 학생회, 연애, 방송활동, 봉사활동, 학원강사, 유학 준비 등등 학창 시절 저는 지금 교수 생활보다 훨씬 더 바쁜 학창 시절을 보냈던 학생이었던 것 같습니다.
90년대 캠퍼스의 낭만을 함께 누렸던 30년 지기 친구들
만일 과학자가 되지 않으셨다면요?
지금의 과학자가 되지 않았다면 아마 아나운서나 성우가 되었을 거예요. 학교 방송국 아나운서 시절 한때 방송계에 아나운서/성우 꿈을 꿨습니다. 목소리가 좋아서 도전해 볼 만했습니다. 그래서 그 당시 MBC 오후 5시 뉴스 아나운서를 맡고 계셨던 김상호 선배님과 아나운서 되는 것에 대해 상의드렸던 기억도 남습니다. 다만 군대에 입대 후 유기화학책을 들고 들어가 훈련이 없을 때마다 유기화학을 공부하였습니다. 그 덕분에 제대 후에는 유기화학책을 외우다시피 해서 전역을 했습니다. 복학해서 유기화학 시험을 보는데 모든 답을 영어로 서술하고 모든 답을 다 만점에 맞으니까 교수님이 칭찬을 많이 하셨습니다. 칭찬은 고래도 춤을 춘다는 책이 있듯이 그게 기회가 되어서 박사과정을 유기화학 전공으로 갔으며 지금은 유기화학을 가르치고 있습니다.
연구자로서 장기적인 목표와 계획은 무엇인지요?
저는 30년 장기 목표가 있습니다. 그리고 10년 주기 목표가 있고, 다시 1년, 그리고 월간, 주간, 일간 목표로 하루하루 생활하고 있습니다. 저의 목표는 2050년 탄소중립 관련해서 기존의 석유화학 제품을 대체 할 수 있는 화합 물질을 자연으로부터 만들어 내는 것입니다. 이를 위해 가장 기초적인 연구로서 어떻게 하면 버려지고 안 쓰이는 자연 물질들을 이용하여 그 물질들에 있는 원자 단위 결합들을 태양 빛과 전기를 이용해서 분해해 낼 수 있을까에 대한 기본적인 질문에 대해 30년간 답을 하는 게 제 목표입니다. 자연에서 버려지는 물질들을 우리가 원하는 물질로 변환을 할 수 있다면 탄소중립이 실천될 수 있을 거라 확신하고 있습니다. 이 계획을 이루기 위해 한국에 교수님들과 협업을 통해 센터를 만들어서 공동연구를 통해 실천하려 합니다.
스트레스 해소나 재충전을 위한 취미 활동이 있으신가요?
스트레스 해소나 재충전을 위해 아침 2시간씩 운동을 하고 있어요. 5시 30분 정도에 기상을 해서 식사를 하고 학교에 출근해서 Gym에 가서 2시간 운동을 하고 8시 30분에 오피스로 가서 하루를 시작합니다. 그리고 산책하는걸 좋아해서 항상 식사 후에는 간단히 30분 정도 산책하면서 여러 가지 생각을 정리하고 있습니다. 취미 활동으로는 클래식 음악을 듣고 공부하고 것을 시작했습니다.
내가 세상에서 가장 좋아하는 장소는?
제가 지금 세상에서 가장 좋아하는 장소는 학교 옆에 graveyard입니다. 항상 점심 먹고 산책하는 곳이에요. 한국과 달리 미국은 무덤가에 산책로가 잘되어 있습니다. 이곳을 산책하며 여러 아이디어를 생각해 냈고, 무덤의 장식과 (미국은 무덤 장식에 조각상들도 많아서 볼만합니다) 그리고 거기 비석에 연도를 보며 인생을 돌아보고, 남들과 경쟁하는 내가 아니라 누군가에게 내가 도움을 되는 사람이 되자라는 생각을 항상 합니다. 우리 사람은 점점 죽어가는 존재라고 생각하며 인생에 아무리 어려운 일이 닥쳐도 죽고 사는 일도 아닌데 하고 생각하면 마음이 편안해집니다. 그리고 다른 사람과 다툴 일도 없어지는 것 같습니다. 그래서인지 무덤가 산책길이 어느 순간 좋아하는 장소가 되었습니다.
점심 식사 후 산책하는 학교 근처 graveyard
무인도에 가져갈 한 권의 책이 있다면요?
저는 어릴 때부터 자기 계발서를 많이 읽는 편입니다. 혼자 있는 무인도에서 Rhonda Byrne의 the secret을 읽으며 '누군가가 구하러 오겠지' 하며 긍정적인 생각으로 버틸거 같습니다.
멘토나 지도자로서 가장 중요한 덕목이라 생각하시는 것은 무엇인가요?
저는 개인적으로 공감이라고 생각합니다. 그리고 공감을 위해서 우리 인간이 귀가 2개 있고, 입이 하나 있듯이 학생들의 생각을 두 번 듣고, 저는 한 번 얘기한다는 생각으로 항상 대화하려 합니다. 가능하면 학생의 입장에서 어떻게 생각하는지 그리고 학생의 성공을 위해서 내가 어떤 도움을 될지 생각하는 게 중요하다고 생각합니다.
연구자를 꿈꾸는 대학원생들이나 신진연구자들에게 힘이 되어줄 한마디를 부탁드립니다.
연구자의 길은 항상 비평 (critique) 이 언제나 있습니다. 대학원생들의 경우 연구 결과를 발표할 때나, 논문을 낼 때도 그리고 어디 가서 발표할 때도 항상 critique을 받습니다. 그런 critique 받을 때 항상 열린 마음으로 '누군가가 나를 도와주기 위해 시간을 들이는구나' 라고 감사하는 마음을 가지면 연구가 더 재미있으리라 생각됩니다. 그리고 연구하면서 실패를 많이 경험하게 되는데…경험상 재미있는 건, 실패와 함께 문이 닫히는 것처럼 보이는데 포기하지 않고 끝까지 있으면 어느 순간 성공의 다른 문이 열린다는 것입니다. 마지막으로 작은 성공을 통해 연구의 재미를 가지는 것도 중요하다고 생각되네요^^
EDUCATION & POSITION
2018 – present Assistant Professor of Chemistry, SUNY ESF
2023 – present Adjunct Professor of Chemistry, UNIST
2020 – present Editorial board member, ACS Applied Nano Materials
2021 – present Guest editor, Catalysis for Sustainable Energy section, MDPI
2021 – present Steering Committee member, A New York State Designated Center of
Excellence in Healthy Water Solutions
2020 – 2021 Guest editor, Sustainable Hydrogen Production, Nano Convergence
2019 – 2020 Topic editor, Catalysis and Photocatalysis Section, Frontiers in Chemistry
2016 – 2018 Assistant Professor of Research, University of Texas at San Antonio
2012 – 2016 Postdoctoral Associate, University of Florida
2009 – 2012 Principal Scientist, LG Chem
2008 – 2009 Postdoctoral Fellow, Polytechnic University of Milan
2008 Ph. D. University of Houston, Houston, Texas
2003 – 2008 Research Assistant, University of Houston
2002 B.S. Hanyang University, Seoul, Korea
PUBLICATIONS
1. Li, S.; Park, S.; Sherman, B.; Yoo, C. G.; Leem, G. Photocatalytic Chemical Transformations in Lignin. Chem. Commun. 2023, 59, 401-403. https://doi.org/10.1039/D2CC05491D.
2. Li, S.; Shuler, E. W.; Willinger, D.; Nguyen, H. T.; Kim, S.; Kang, H. C.; Lee, J. J.; Zheng, W.; Yoo, C. G.; Sherman, B.; Leem, G. Enhanced Photocatalytic Alcohol Oxidation at the Interface of RuC-coated TiO2 Nanorod Arrays. ACS Appl. Mater. & Interfaces 2022,14, 22799–22809. DOI:10.1021/acsami.1c20795. (Invited to the Early Career Forum special issue 2022; ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 20, 22679–22680)
3. Li, S.; Kim, S.; Davis, A. H.; Zhuang, J.; Shuler, E. W.; Beeri, D.; Zheng, W.; Lee, J.-J.; Sherman, B. D.; Yoo, C. G.; Leem, G. Photocatalytic Chemoselective C-C Bond Cleavage at Room Temperature in Dye-Sensitized Photoelectrochemical Cells. ACS Catal. 2021, 11, 3771-3781. DOI:10.1021/acscatal.1c00198.
4. Li, S.; Li, Z.-J.; Yu, H.; Sytu, R. M.; Wang, Y.; Beeri, D.; Zheng, W.; Sherman, B. D.; Yoo, C. G.; Leem, G. Solar-Driven Lignin Oxidation via Hydrogen Atom Transfer with a Dye-Sensitized TiO2 Photoanode. ACS Energy Lett., 2020, 5, 777-784. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02391.
5. Leem, G.; Black, H. T.; Shan, B.; Bantang, J. P. O.; Meyer, T. J.; Reynolds, J. R.; Schanze, K. S. Photocathode Assembly via Layer-By-Layer Deposition of a Low Band-Gap Isoindigo Polyelectrolyte with a Proton Reduction Catalyst. ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1, 62-67. DOI:10.1021/acsaem.7b00223.
인터뷰 방신희 | 그래픽 방신희 | 제작 최원영
물질들이 빛을 받았을 때 전자와 에너지들이 상호 간에 어떻게 이동하는지, 그리고 이를 이용하여 carbon-carbon 결합을 상온에서 선택적으로 분해하는 메커니즘에 대해 심도 있게 연구하고 있는 뉴욕주립대 임규 교수님을 만나보았습니다.
