Undergraduate Research Program

- 자연과학부 화학과 김정진

우리는 일상적으로 자연을 접촉하며 사물과 교감하며 살아가고 있습니다. 이는 인간 삶의 기본 방식으로서, 누구에게나 주어지는 선물이라고 할 수 있는 것입니다. 인간으로서 여러 가지 삶의 방법이 있지만 저는 제가 속해 있는 이공계, 그 중에서도 화학전공에서의 ‘연구’ 라는 삶의 방법에 대해서 이야기를 풀어보고자 합니다. 우리 화학도들 뿐만 아니라, 수많은 이공계인들은 지금 이 순간에도 자신의 자리에서 묵묵히 열심히 연구하고 있습니다. 각자가 매진하는 목표가 무엇이든 간에 끊임없이 우리 인간의 지식은 축적되고 있다는 것입니다. 그렇다면 이러한 연구과정은 어떻게 이루어지는 것일까요? 현대의 각종 미디어에서 연구에 대해서 논하지만 그 과정을 논하는 경우는 극히 드뭅니다. 오로지 결과만을 주목하며, 결과에 따라서 해당 연구를 발표한 연구자는 스타가 될 수도 나락으로 떨어져 버리는 악인이 될 수도 있는 것을 우리는 지켜봐왔습니다. 이는 한 발짝 비껴서 지켜보면 결과만을 요구하는 우리사회의 단면이라고도 할 수 있을 것입니다. 하지만 결과라는 단면의 이면에는 무수히 많은 노력의 산물들이 우리 연구자들에 의해서 쌓여져, 그 노력의 극히 일부만 나타난다는 사실이 존재합니다. 이 사실을 일깨워준 것은, 바로 우리학교 자연과학대학에서 운영되는 Undergraduate Research Program이었습니다. 연구의 방법에는 여러 가지가 있을 것이나, 기본적으로 연구는 실험적 사실로부터 일반적 사실을 도출해내는 과정입니다. 우리 인간이 알지 못하는 의문을 품은 대자연을 이해하기 위하여, 다양한 시도를 하고 그 시도과정에서 나타나는 사실들을 종합하며 일관된 관련성을 찾아내는 것입니다. 수천 년 동안 지속된 인류의 역사에서, 이미 이러한 과정을 통하여 자연의 많은 법칙들을 인간들은 발견해내었으며 발견의 역사는 지금도 진행중입니다. 이러한 진행과정을 학부과정중 직접 참여함으로서, 실제 연구가 어떻게 이루어지는지? 어떻게 놀랄만한 자연의 비밀을 발견해내는지?를 알아가는 것은 큰 축복이자 즐거움이라고 할 수 있을 것입니다. 이런 흥분되는 사실 하나만으로도 프로그램에 참여할 동기는 충분하지 않을까요?

프로그램에서 제가 참여한 학기는 총 세 학기입니다. 그 중 두 학기는 이천우 교수님께, 한 학기는 김유권 교수님께 지도를 받았습니다. 이천우 교수님의 경우 페르미의 악동으로 일컫어지는 위인 중 한 사람인 Ugo Fano의 제자로서 Fano의 다채널 양자결함 이론을 더욱 확장시켜, 원자의 구조와 이온화과정에서의 문턱에너지를 연구하시는 분이고, 김유권 교수님의 경우 어찌보면 국내에서 다소 생소하다고는 할 수 있지만, 물질을 이해하는데에 있어서 매우 중요한분야인 초 고진공상 하에서의 이형촉매 표면을 연구하시는 분입니다. 분야만 보아서는 매우 다르다고 할 수 있지만, 두 분야의 훌륭한 교수님을 통하여 과학적 발견은 물론이고 ‘연구방법은 바로 이런 것이다’라는 것을 몸소 체험하며 배울 수 있었습니다. 세 학기 중의 짧은 시간과 여름/겨울 방학동안의 지속된 연구는 이로 인해 결실을 맺어 제 경우 2010년 2학기 Undergraduate Research Program의 학기말 포스터 발표에서 ‘우수포스터 상’을 수상하였으며, SCI급 논문에 두 차례 제 2저자로서 참여하였고(J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 42, 065002 (2011), Bul. Kor. Chem. Soc., 32, 1519 (2011)), 제 107회 춘계 대한화학회에 두 장의 포스터 발표(Effect of an interloper in the perturbed autoionizing Rydberg series involving four-channels system by multichannel quantum defect theory, Geometric analysis and isolation of overlapping resonances of the many open and degenerate many closed channels systems studied by multichannel quantum defect theory)를 해냈으며, 2012년 2월달에 있을 진공학회에 포스터 발표(Catalytic Reactions of Ethanol and Acetaldehyde over TiO2-supported Gold catalysts)로 참여하기 위한 초록을 제출한 상태입니다. 단순히 보아서 별 특이하지 않은 연구활동량이지만 이는 불과 3학기동안에 일어난, 연구에 대해서 매우 무지했던 저에게 있어선 마치 기적과도 같은 결과물들입니다. 이들은 물론 제가 잘한 것이 아닌 우수한 교수님들께서 지도해주신 결과라고 할 수 있습니다.

두 분의 교수님의 분야가 다르다보니 지도해주신 과정자체는 매우 달랐습니다. 이천우 교수님의 연구실에서는 이론분야이기 때문에, 실험적 사실을 발표한 논문의 데이터를 입수 후, 해당 데이터를 우리 연구실에서 개발한 수식을 통해 검증 및 추론하고, 자체 개발된 수식이 입력된 프로그램으로 재해석하여 다른 사람들이 미처 알아내지 못한 새로운 사실을 추론해내는 연구방법을 거칩니다. 반면에 김유권 교수님의 연구실에서는 실험을 통한 데이터의 수집 이후, 수집된 데이터를 일련의 모델에 따라서 재해석하고 재검증하는 과정을 거쳐 타당성이 입증된 데이터를 통해 새로운 실험적 사실을 도출하는 연구방법을 거칩니다. 단, 몇 문장으로 압축되었지만 이 방법 과정들 속에서, 이천우 교수님께는 새로운 수식에 대한 접근법과 이론의 제시방법, 김유권 교수님께는 실험 기기의 이용방법과 새로운 기기의 셋업 그리고 실험적 사실을 검증하는 방법들 또한 그대로 배웠습니다. 이러한 것들은 어디 함부로 가서 배울 수 있는 것들이 아닌, 오직 해당 연구실에 직접 참여해야만 배울 수 있는 소중한 자산들입니다. 연구실에 가서 대학원생들과 단순히 부대끼며 참여하는 것 뿐 만이 아닌 그 이상의 가치가 있는 프로그램이라고 할 수 있습니다.

2010년 5월 군 제대이후 9월 달에 복학을 하면서, 사실 저의 경우 화학이라는 저의 전공에 대해서 막연해 하였으며, 연구의 과정은 물론 알지 못했습니다. 연구실내에서 교수님과 대학원생들이 어떻게 생활하는지? 논문을 발표하였다는데 도대체 그 논문이 무슨 의미가 있고 왜 중요한지? 책에서 뭔가를 많이 수업을 통해 습득을 하는데 이들이 진짜 맞긴 한 건지? 이러한 인식들이 2010년 9월 제 그대로의 화학이라는 전공을 바라보는 인식이었습니다. 하지만 세 학기 동안 본 프로그램의 교육과정을 거치며, 우리가 교과서에서 배운 내용들이 어떠한 방식으로 실제 실험에서 통용되는지? 사물과 자연의 사실을 바라보며 그렇게 되는 이유를 알아내는 과정에서 어떠한 기기를 이용하여 분석을 하고 어떠한 사실을 이끌어 낼 수 있는지? 그리고 그 사실을 통하여 어떠한 도움을 줄 수 있는지? 와 같이 저의 인식은 변화하기 시작하였습니다. 물론, 연구과정에서 배웠던 수많은 이론들과 읽었던 수많은 논문들에서 얻은 실험적 사실들 그리고 교수님과 토론하고 1:1로 지도 받았던 프로그래밍 스킬들, 실험기기를 다루는 스킬들을 열거하자면 끝이 없을 지경입니다. 이러한 실질적 연구참여를 통한 우수한 연구자의 배지 역할을 하는 본 프로그램은 저로 하여금 ‘나도 연구를 할 수 있다’ 라는 자신감을 고취시켜주었고, 무작정 대학교 졸업장을 따서 취업을 한다라는 인식보다는 전공을 살려 나만의 무기를 갖출 수 있게 해준다는 생각을 갖게 해 주었습니다. 실제로 막연히 대학 졸업 후 전공불문의 취업시장에 뛰어들려고 했던 저는 이 프로그램을 통하여 전공을 살린 연구자가 되겠다는 일념으로 우리학교 대학원에 진학예정이며, 현재의 지도교수님인 김유권 교수님 아래에서 새로운 모델촉매의 다양한 가스와의 반응물 생성에 대해 연구하고 있고 다양한 결과를 도출해내고 있습니다.

아직까지도 많은 우리 후배들은 연구에 대한 인식과 방법, 연구실에서 어떤일이 벌어지는지에 대해 많은 물음을 가지고 있을 것이라고 생각합니다. 사실 ‘막연함’이라는 가장 큰 장벽이 위의 물음을 가로막고 있다고 볼 수 있는데, 본 프로그램이 아직까지는 많은 홍보가 덜 되었기 때문에 그렇다고 생각합니다. 하지만 우리가 수업시간에 공부했던 사실들을 실제로 참여하며 실험해보고 지켜보고 결론을 도출을 하는 과정 속에서, 과학적 사실이 ‘왜’ 이렇게 되는가? ‘어떻게’ 이렇게 되는가에 대한 물음을 자연과학대학의 Undergraduate Research Program이 해결해 줄 것이라고 저는 자신합니다. 왜냐하면 바로 제가 본 프로그램의 수혜자이자 체험자이기 때문입니다. 전공지식의 깊은 습득과 연구자로서의 첫걸음을 내딛게 해주는 본 프로그램을 앞으로도 우리 후배들에게 ‘친숙히’ 홍보하는 것이 필요하다고 생각합니다. 다행히도 작년부터는 본 프로그램(과목)의 담당 교수님이신 강혁 교수님께서 무수히 많은 노력을 기울여주신 결과, 무심히도 닫혀 있는 커다란 철문으로 보이던 우리학교의 여러 실험실 입구가, 아름다운 내부가 은은히 비추어지는 유리문으로 변화하기 시작하였습니다. 하지만 아직은 시작단계입니다. 교수님의 노력뿐만이 아닌 저와 제 동료 학생들의 노력 또한 홍보 전도사 역할 역시 필요합니다. 아직까지 홍보의 문제 등이 있어 후배들의 본 프로그램의 접근에 다소 어려움이 존재하지만, 단점은 함께 모여 해결하고 장점을 더욱 부각시켜서 본 프로그램의 수혜자를 더더욱 늘려갔으면 좋겠습니다. 21세기를 이끌어갈 역군! 모두가 그 주인공이 될 수 있습니다.