김유수 GIST 교수, '韓 노벨상' 경암상 수상…단일 분자 양자 제어 개척 공로

[이코노믹데일리] "저의 연구는 분자 한 개 안에서 일어나는 양자 상태의 변화를 관찰하고 제어하는 일입니다. 이 미시 세계를 이해하는 것이 결국 인간의 삶을 풍요롭게 하는 기술과 지식으로 이어질 것이라 믿습니다."

단일 분자 수준에서 양자 상태를 정밀하게 측정하고 제어하는 새로운 연구 영역을 개척한 세계적 석학, 김유수 광주과학기술원(GIST) 교수가 '제21회 경암상' 자연과학 부문 수상의 영예를 안았다. '한국의 노벨상'으로 불리는 경암상의 권위와 함께 그의 연구가 양자 기술 시대의 서막을 여는 핵심적인 성과임을 다시 한번 공인받은 것이다.

경암상은 고(故) 송금조 태양그룹 회장이 전 재산을 출연해 설립한 경암교육문화재단이 매년 인문·사회, 자연과학, 생명과학, 공학 등 각 분야에서 탁월한 업적을 이룬 학자에게 수여하는 국내 최고 권위의 학술상이다. 특히 올해부터는 부문별 상금이 각 3억원으로 증액되고 해외 활동 학자까지 후보에 포함되며 그 위상이 한층 높아졌다.

김유수 교수의 수상은 그의 독창적인 연구 방법론과 혁신적인 성과 덕분이다. 그는 주사터널링현미경(STM)과 광기술을 융합한 '단분자 분광법'을 세계 최초로 개발했다. 이를 통해 기존에는 불가능했던 개별 분자 단위의 전자 및 진동 상태를 실시간으로 관측하고 심지어 외부 자극을 통해 그 상태를 인위적으로 조작하는 실험적 기반을 확립했다.

이러한 연구는 양자 에너지 전환, 분자동역학 등 기초과학의 근본적인 현상을 이해하는 데 비약적인 발전을 가져왔다. 특히 올해 3월 세계 최고 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 연구는 테라헤르츠(THz) 펄스를 이용해 단일 분자 내에서 '여기자(exciton)'가 형성되고 제어되는 과정을 피코초(1조분의 1초) 단위까지 포착하는 데 성공했다. 이는 인류가 물질을 제어할 수 있는 시간과 공간의 한계를 한 단계 끌어올린 혁신적인 성과로 평가받는다.

김 교수의 연구는 단순히 기초과학에만 머무르지 않는다. 그의 연구 성과는 고효율 광전자소자, 단분자 기반의 차세대 양자컴퓨터, 인공광합성, 나노 광촉매 등 미래 산업의 판도를 바꿀 다양한 융합 기술로의 응용 가능성을 열었다. 지금까지 국제 저명 학술지에 200편 이상의 논문을 발표했으며 이 중 '사이언스' 5편, '네이처' 3편 등 세계 최상위 학술지에 주요 성과를 게재하며 한국 기초과학의 위상을 드높였다.

김유수 교수는 수상 소감에서 "경암상은 학문적 성취뿐 아니라 연구자의 사회적 책임까지 함께 묻는 상이라 더욱 뜻깊다"며 겸손함을 표했다. 그의 말처럼, 눈에 보이지 않는 작은 분자 하나의 움직임을 좇는 그의 집념이 결국 인류의 미래를 바꾸는 거대한 기술 혁신으로 이어지고 있다.