영화 '해리포터’에서 나오는 신문의 사진들이 살아 움직이는 효과가 있다. 어릴 적에 영화 속에 나오는 마법 신문을 보면서 과연 미래에는 신문처럼 접히면서도 디스플레이가 달려 생생한 매체를 전달하는 마법 같은 물건이 생길 수 있을까 기대했었다. 최근 갤럭시 폴드 스마트폰이 발표되면서 이런 나의 기대는 점점 현실이 되어가는 것 같았다. 그렇다면 어떻게 딱딱한 디스플레이를 접는 게 가능한 것일까?
오늘만 해도 우리는 많은 플라스틱 제품을 만졌다. 다양한 형태로 가공된 플라스틱은 우리 주변에서 쉽게 발견할 수 있고 생활 속에서 가장 필요한 물질이다. 그러나 많은 사람은 플라스틱과 같은 유기 물질은 전기가 흐르지 않는다고 생각한다. 나 또한 플라스틱 같은 유기 물질은 전기가 흐르는 건 불가능하다고 생각했지만 최근 갤럭시 폴드 스마트폰과 같이 접히는 디스플레이를 본 이후 관련 신기술을 찾아보았고 유기 물질에도 전기가 흐르며 이미 상당히 많은 곳에 사용된다는 것을 알게 되었다.
아직 우리 생활에 많은 영향을 미치지는 못하지만 최근 활발하게 연구되는 분야는 폴더블 디스플레이, 유기 태양 전지 등은 전기가 흐르는 유기 물질을 사용한 기술이다. 이 기술들을 통해 우리는 전기가 흐르는 플라스틱을 상상해볼 수 있고 말랑말랑하면서도 넓적하게 플라스틱을 가공하고 이를 이용해서 유연한 전자 제품들을 만들 수 있다. 그러나 이렇게 전기가 흐르는 유기 물질이 사용된 것은 반세기가 채 되지 않는다.
앨런 히거 (Alan J. Heeger) 박사는 전기가 흐르는 유기 물질에 관한 논문을 최초로 발표한 사람이다. 그는 전도성 고분자를 발견한 공로로 2000년에 앨런 맥더미드. 시라카와 히데키와 함께 노벨 화학상을 받았다. 위에서 언급한 폴더블 디스플레이, 친환경 에너지 기술과 함께 최근 주목받는 유기 태양 전지 등은 그의 연구 덕분이다.
앨런 히거 박사가 발견한 전기 전도성을 띠는 유기 물질은 놀랍게도 연구실에서 우연히 일어난 실수로부터 발견되었다. 일본 도쿄공업대 이케다 토미키 교수와 함께 고분자화학을 연구하던 변형직 박사는 연구 도중 실험에 필요한 시약을 실수로 1000배나 많이 넣게 되었고 실험에서 보통 얻어지는 검은색 분말 대신 밝게 빛나는 은색의 얇은 막이 형성된 것을 발견했다. 이를 신기하게 여긴 시라카와 히데키 박사는 약 10년 뒤 미국으로 건너가 펜실베이니아대 교수 앨런 맥더미드 (Alan MacDiarmid)와 당시 벨 연구소 연구원이었던 앨런 히거 박사와 함께 공동 연구를 시작했고 이 연구를 통해 전도성 고분자를 발견하고 후속 연구들의 기틀을 다지는 중요한 연구가 된다.
이 연구는 플라스틱의 유연성과 가벼움을 금속의 전기적 특성과 합친다는 굉장한 발상을 실제로 시도한 점에서 큰 의의가 있다. 이러한 시도를 통해 얻은 성과는 물리학자들과 화학자들에게 새로운 연구의 지평을 열었다. 그들의 연구 결과 이후로 많은 이론적 모델들이 연구되었고 새로운 전도성 혹은 반도체 성 고분자들이 개발되어 다양한 형태로 우리 주변에서 응용됐다.
연구자들이 정말 바라던 대로 플라스틱처럼 유연하여 접히면서도 금속과 같이 전기가 통하여 접히는 디스플레이가 만들어졌고 많은 사람을 감탄시켰다.
이처럼 연구를 할 때는 모든 과정을 분석적으로 살펴보고 실험 과정에서 사소한 것 하나 놓치지 않는 자세가 중요할 것 같다. 자신이 공부하고 연구하는 분야에서 생소하거나 그냥 넘겨짚을 사소한 것까지도 기초적인 것부터 하나씩 되짚으며 끈질기게 연구를 한다면 전도성 고분자를 발견한 이야기처럼 새로운 세상을 여는 개척자가 될 수 있다는 걸 잊지 말자.
편집 : 김소은 기자
