김동하 석좌교수, 3월 대한민국 과학기술인상 수상

차세대 초분자 키랄 광학소재 기술 개발…나노 단위 빛 제어 플랫폼 제시 과학기술정보통신부·한국연구재단 주관 ‘대한민국 과학기술인상’ 3월 수상자 선정 초분자 키랄 광학소재 기술로 차세대 디스플레이·보안 기술 혁신을 이끌어 가고 있는 화학·나노과학과 김동하 석좌교수가 대한민국 과학기술인상 3월 수상자로 선정됐다. 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 한국연구재단(이하 연구재단)이 주관하는 ‘대한민국 과학기술인상’은 최근 3년간 독창적인 연구 성과를 창출해 과학기술 발전에 크게 기여한 연구자를 매월 1명 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다. 과기정통부는 우수과학자 포상의 영예성을 강화하기 위해 기존 ‘이달의 과학기술인상’ 명칭을 2026년부터 ‘대한민국 과학기술인상’으로 격상하여 운영하고 있다. 과기정통부와 연구재단은 광양자설로 빛의 본질을 규명한 아인슈타인 탄생일(3.14)이 있는 3월을 맞아, 차세대 초분자 키랄 광학소재 기술을 개발하여 빛의 성질을 나노 단위에서 정밀 제어하는 원천기술로 광학 및 나노기술 분야의 새 지평을 연 김동하 교수를 수상자로 선정했다. 최근 빛의 회전성인 편광을 제어하는 키랄 광학소재가 3D 디스플레이와 정보보안, 바이오이미징 등 첨단 광학 분야에서 핵심 기술로 주목받고 있다. 하지만 기존 고분자 기반 키랄 조립 방식은 구조가 변형되기 쉬운 동적 미셀 특성으로 외부 환경 변화에 취약하고, 가시광 영역 중 적색 원편광을 안정적으로 구현하는 데 한계가 있었다. 김동하 교수는 단분자 미셀을 형성하는 별모양 블록 공중합체를 조립 단위체로 도입해 외부 자극에도 흔들림 없는 ‘초분자 키랄 공동조립 플랫폼’을 제시하며 기존의 한계를 극복했다. 연구팀은 별모양 고분자와 키랄 첨가제 간 다중 수소결합을 통해 키랄 정보가 분자 수준에서 거시 구조까지 정밀하게 증폭되도록 설계했다. 이를 통해 복합체에서 나노벨트, 마이크로섬유로 이어지는 계층적 조립 경로를 확립하고, 상온에서 100일 이상 구조적 안정성을 유지하는 초분자 시스템을 구현했다. 더불어 이 플랫폼에 비키랄 발광체를 도입해 적색을 포함한 가시광 전 영역에서 고효율 풀컬러 원편광(Circularly Polarized Light, CPL) 발광을 구현했다. 이렇게 제작된 조립체는 기존 고분자 기술 대비 가장 높은 발광 효율을 달성했으며, 반복적인 가열·냉각 순환 후에도 성능 저하가 없는 광학적 안정성을 입증했다. 이번 연구 성과는 국제학술지 <Science>에 2025년 8월 게재됐다. 김동하 교수는 “이번 연구는 미시적인 분자의 키랄성 정보가 어떻게 거시적인 초분자 구조로 전달 및 증폭되는지에 대한 원천 메커니즘을 규명한데 학술적 의의가 있다”라며, “이번에 개발한 범용 플랫폼이 디스플레이와 광통신을 넘어 차세대 정보 기반 광학 기술의 핵심 소재로 활용될 수 있도록 연구에 매진하겠다”라고 밝혔다. 고분자공학과 나노소재과학을 아우르는 융복합 연구의 권위자인 김동하 교수는 키랄 나노소재를 에너지 생산, 촉매 개발, 암 치료 등 다학제적 분야로 확장하는 연구를 수행하며 세계 최정상급 학술지 <Science>, <Nature Nanotechnology>, <Nature Communications>, <Adv. Mater.>, <J. Am. Chem. Soc.>, <Ang. Chem. Int. Ed.>, <Chem. Rev.> 등을 비롯하여 240편 이상의 국제 SCI급 논문을 게재하고, 국내특허 61건·해외특허 2건 등록 및 친환경 촉매 기술이전 등의 성과를 거둔 바 있다. 이러한 성과를 인정받아 국가연구개발 우수성과 100선, 과학기술정보통신부장관 표창, 과학기술ㆍ정보방송통신 정부포상 대통령 표창, 한국공업화학회 이녹스학술상, 한국고분자학회 한화고분자학술상 등을 수상했고, 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry) 펠로우 및 한국과학기술한림원 정회원에 선정됐다. 또한, 영국왕립화학회 발간 <Nanoscale>, 네이처 퍼블리싱 그룹(Nature Publishing Group) 발간 <Scientific Reports>, 중국과학원 발간 <Opto-Electronic Advances> 등 저널의 부편집장 역할을 수행하고 있으며, 본교 ‘자율운영 중점연구소’ 연구책임자로서 기초과학연구 고도화에 기여하고 있다.