"수상자들과 우리 연구에 분명히 차이가 있었고 노벨상 선정이 공정했다고 본다. 오히려 다시는 제게 노벨상을 거론하지 않을 것이라는 생각에 홀가분했다. "

그래핀 분야의 세계적 석학 김필립 미국 컬럼비아대 교수(44 · 사진)는 지난 23일 경기도 수원 성균관대 삼성학술정보관에서 특별강연을 가진 후 노벨물리학상을 놓친 소회를 묻는 청중에게 이렇게 답했다.

김 교수는 그래파이트(흑연)에서 흑연 한 층을 얇게 벗겨내는 실험을 수년째 진행하며 2004년 여름 흑연 층수를 10층 내외로 줄이는 데 성공했다. 그러나 같은 해 가을 안드레 가임 · 콘스탄틴 노보셀로프 교수(2010년 노벨물리학상 수상자) 등 영국 맨체스터대 연구팀이 스카치테이프를 이용, 흑연 한 층(그래핀)을 분리해 연구결과를 발표하면서 빛이 바랬다. 그는 "해당 논문을 접했을 때 그동안 심혈을 기울인 연구가 (선점당한 것이) 아쉬워 크게 낙담했었다"고 털어놨다. 하지만 그는 이후 맨체스터대 연구팀과 후속 연구를 진행하며 그래핀에 대한 괄목할 만한 연구성과를 냈다. 향후 노벨상 수상 가능성을 묻자 김 교수는 "포탄(노벨상)은 한 번 떨어진 곳(분야)에 다시 안 떨어진다"는 농담으로 답을 대신했다.

김 교수는 이번 행사에서 현대물리학의 대표적 이론에 대해 알기 쉽게 설명했다. 그는 "빛의 속도가 절대적으로 일정하기 때문에 시공간에 대해서는 반대로 상대적"이라며 "유한한 질량의 물체는 빛보다 빠를 수 없기 때문에 에너지와 질량은 등가의 방정식을 갖는다는 E＝mc²이론(상대성이론)이 성립할 수 있다"고 말했다. 또 "고에너지물리학，천문학，핵무기，원자력발전뿐 아니라 GPS 시스템에도 상대성 이론이 적용될 만큼 응용분야는 계속 확장되고 있다"고 덧붙였다.

김 교수는 이어 그래핀 탄소나노튜브 등 '꿈의 신소재'라고 불리는 탄소동소체에 대한 무한한 가능성을 언급했다. 김 교수는 "특이한 전자 구조와 결합 방식을 갖는 탄소 원자만이 육각형 형태를 만들 수 있다"며 "3차원의 그래파이트(흑연)에서 한 층을 분리하면 그래핀，이것을 실린더 형태로 말면 탄소나노튜브，공처럼 말면 풀러렌이 된다"고 설명했다. 풀러렌은 1996년 노벨화학상，그래핀은 2010년 노벨물리학상의 주제다.

그는 "탄소나노튜브는 성질 · 위치 제어가 쉽지 않아 응용 분야에서 두각을 못 보고 있는데 앞으로 많은 연구가 필요할 것"이라고 덧붙였다.

김 교수는 "양자현상을 이용한 소자들이 현실화되고 있듯이 그래핀을 통해 실리콘을 대체하는 새로운 소자들이 현실화될 것"이라며 "성균관대를 비롯한 세계 각국 연구진들이 그래핀 대량 합성법을 연구하고 있는 만큼 기대를 걸어볼 만하다"고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com