정보 분석 기업 엘스비어(Elsevier)는 지난해 11월 세계 상위 2% 연구자 명단을 발표했다. 세계 상위 2% 연구자 수는 대학이 보유한 세계적 수준의 연구 경쟁력을 갖춘 연구자의 수를 나타내는 것으로, 한양대는 95명이 명단에 이름을 올렸다. 세계 유수 기업과의 공동협력을 통해 친환경 복합재료 연구를 선도하는 하성규 기계공학부 토토사이트 콬를 만나 이야기를 나눴다.

하 토토사이트 콬는 자동차, 풍력 발전기, 항공기 부품 등에 활용되는 '복합재료'를 연구한다. 복합재료란 두 종류 이상의 소재를 복합화한 재료를 의미한다. 이는 서로 다른 소재를 합침으로써 장점을 극대화해 우수한 성능을 갖는다는 특징이 있다.

복합재료는 실(섬유)과 실을 잡아주는 본드(수지)로 구성된다. 대표적인 예가 탄소 섬유다. 섬유 자체는 강하다는 특징이 있지만 수지를 발라야만 형상 유지가 가능하다. 따라서 말랑한 섬유의 형상을 만드는 수지와 힘을 받아주는 섬유가 합쳐지는 과정이 필요하다.

복합재료의 주된 특징은 튼튼하면서도 매우 '가볍다'는 것이다. 무게가 나가는 자동차, 풍력 발전기, 항공기 등의 부품을 가벼운 탄소 섬유로 대체함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.

로봇도 복합재료로 만들어질 것이라고 전망하는 하 교수는 "로봇이 무거워지는 순간 모터를 움직이는 데 힘이 많이 소모될 수 밖에 없다"며 "복합재료가 아니면 안 되는 핵심 분야들이 많이 있다"고 설명했다.

이어 그는 "미래를 이끌어 갈 복합재료를 어떻게 가볍게 만들면서 동시에 성능을 높일 것인가에 중점을 두고 연구를 진행하고 있다"고 밝혔다.

특정 제품이 가볍다는 것은 작동할 때 에너지가 매우 적게 든다는 것을 의미한다. 같은 거리를 움직이더라도 무거운 자동차보다 가벼운 자동차가 적은 휘발유로 높은 에너지 효율을 만들어내는 것과 같은 맥락이다.

복합재료의 가볍다는 특징은 인류가 필요로 하는 에너지와 매우 밀접하다. 하 토토사이트 콬는 복합재료가 적용될 수 있는 여러 분야 중 특히 '에너지' 분야에 집중해 왔다.

기후 온난화로 심각한 자연재해가 잇따르면서 새로운 에너지원인 수소를 향한 관심이 높아지는 추세다. 환경 친화 기술의 중요성이 대두됨에 따라 친환경 풍력 발전기 날개를 개발했던 하 교수는 현재 '수소 탱크' 개발에 주력을 두고 있다. 

수소는 매우 가볍다는 특징이 있다. 전방에 있는 수소를 담기 위해서는 우리가 느끼는 대기압의 700배를 눌러 담아줘야 한다. 바닷물 속에 700MHz의 압력을 넣을 수 있어야 자동차에 실어 연료로 활용할 수 있다. 

이에 수소를 담을 수 있는 탱크에 필요한 것이 바로 탄소 섬유다. 스틸 보단 가벼운 복합재료를 활용하는 것이 에너지 효율 측면에서 훨씬 효과적이기 때문이다. 우리나라의 대표 수소 자동차인 넥쏘 자동차에 들어가는 수소 연료 탱크는 모두 복합재료로 제작된다.

하 교수는 "수소 탱크를 개발함으로써 지구 온난화 문제를 동참해 풀어나가고자 한다"며 "수소 탱크와 더불어 수소 파이프라인도 함께 개발하고 있다"고 진행 중인 연구를 소개했다.

하 교수는 수소 탱크와 풍력 발전기가 친환경과 모순적인 마찰이 생겨날 수 있음을 언급했다. 수소 탱크에 플라스틱이 활용될 수 있다는 이유에서다. 그는 "친환경 사회로 나아가고자 하는 순수한 목적을 가져가는 것이 첫 번째 목표다"며 "수소 탱크를 리사이클이 가능한 친환경적인 재료 제품으로 만드는 데 신경쓰고 있다"고 밝혔다.

나아가 하 교수는 "제품의 비용이 저렴해야 업체의 경쟁력이 생겨나고 사회의 기여도가 높아지게 된다"며 "엔지니어들은 성능을 높이는 것과 동시에 제품을 만들고 판매하는 비용을 낮추는 기술을 만드는 것이 중요하다"고 친환경 수소 탱크 개발의 경제성을 강조했다. 그는 리사이클과 낮은 비용이라는 두 가지 목표를 통해 에너지 저장이라는 주된 목표를 이루고자 한다.

'한 번도 안 쓴 사람은 있어도, 한 번만 쓴 사람은 없다'

하 토토사이트 콬가 이끄는 복합재료 연구센터의 핵심 가치다. 복합재료 연구센터는 중국, 브라질, 인도 등의 여러 회사와 계약을 맺어 공동협력을 이어가고 있다. 대표적으로 중국의 수지 회사와 자회사를 만들어 제품을 혁신하는 발판을 마련했다.

하 교수는 "복합재료 연구센터는 기업에 직접적으로 영향을 미치는 것을 최우선의 가치로 두고 있다"며 "우리들의 오랜 경험을 믿고 기업이 개발하려는 제품들에 관한 의뢰를 많이 받고 있다"고 말했다.

하 교수는 수소 탱크와 수소 파이프만큼은 전 세계적으로 가장 높은 기술력을 가지고 있다고 자평한다. 그는 "해당 제품에 관해 매력을 느끼면 한 번으로 그치지 않게 하는 것이 우리 연구실과 기업이 추구하는 것이다"며 "우리의 기술을 세계의 기업에 전달하는 것은 국내 대학 연구 기관으로서 매우 특별한 작업이다"고 전했다.

복합재료 연구센터는 '멀티 스케일 해석 방법'과 'CAE 기반 구조물 혁신 설계'를 자랑한다. 복합재료 제품을 제작하는 과정에서 중요한 것은 정교한 설계기술이다. 하 교수는 제자들과 함께 '멀티 스케일'이라는 설계기술을 활용해 가격을 낮추면서 오래갈 수 있는 제품을 만들고 있다. 또한 2만 4천 가닥으로 구성된 섬유들을 CAE(computer aided engineering) 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 조합하며 실험의 효율성을 높이고 있다.
 

하 교수는 협력으로 탄생된 기술을 활용해 사회에 실질적인 기여를 하고자 창업에 도전했다. 그가 대표로 있는 '3P.COM'는 재활용이 가능한 수소 저장 탱크 기술을 보유한 국내 복합소재 스타트업이다.  

고도화된 기술과 협력에 힘입어 하 토토사이트 콬는 아시아 최대 규모의 복합소재 전시회 JEC에서 혁신상(2013, 2019) 및 평생 공로상(2016)을 수상했다. 매년 3월에 열리는 JEC에 국내 대학 중 유일하게 참가하며 복합재료 분야 기술개발에 기여해 온 공로를 꾸준히 인정받고 있다.

하 토토사이트 콬는 기업은 여러 사람이 지닌 하나의 목적을 토대로 기술을 탄생시켜 사회에 전달하는 응집의 힘을 지닌다고 본다. 그는 공동의 목표로 공동의 이득을 갖춰 나가는 것이 기업가 정신이라고 말한다.

향후 목표에 관해 하 교수는 "함께 모인 사람들이 본인의 능력을 발휘해 기업이 앞으로 나아갈 수 있게 하는 원천을 확보하고 싶다"고 답했다. 이어 그는 "협력이 장기적으로 연결돼 다음 세대까지 연결될 수 있는 지속 가능성을 추구하고자 한다"고 덧붙였다.

하 교수는 두 가지의 연구에 새로운 도전 정신을 품고 있다. 첫 번째는 하늘을 가볍게 나는 자동차를 만들기 위해 수소 탱크가 필요하다는 것, 두 번째는 몸 안의 장기를 복합재료로 만들 수 있다는 점이다. 

그는 "하늘을 나는 자동차, 택시와 같은 UAM(Urban Air Mobility)에 관한 연구와 의공학에 복합재료를 적용해서 삶을 연장할 수 있는 기술 개발에 앞장서고 싶다"고 전했다.

하 교수는 "현재의 업무에 온전히 집중할 수 있을 때 젊은 친구들에게 회사와 연구를 통해 많은 도움을 주고 싶다"며 제자들을 향한 애정과 연구의 동력을 드러냈다.

복합재료 연구센터에서 만난 한현석(융합기계공학과 박사과정) 씨는 "엄격한 스승님이다"며 "문제 해결에 있어서는 직관적으로 봐주시고 옳은 수정을 통해 징검다리를 놓아주시는 분이다"고 하 교수를 향한 믿음을 보였다.

김찬호(융합기계공학과 석사과정) 씨는 "문제 이해 능력이 매우 좋으신 분이다"며 "문제의 원인을 파악하지 못할 때 교수님께 보고하면 항상 명료한 해결책을 던져 주신다"고 전했다.

하 토토사이트 콬는 엔지니어로서 제자들에게 바라는 점을 언급했다.

"엔지니어로서 문제 해결 방식은 매우 중요합니다.  순수함을 갖고 문제를 투명하게 볼 수 있어야 해요. 본인만의 색안경으로 문제를 보거나 아전인수격으로 판단하면 결코 해결책이 나올 수 없거든요. 근거와 객관성이 희박한 주관에 치우치지 말고 있는 그대로 바라보고 문제의 근원을 총체적으로 찾아내는 능력이 있어야 합니다.

가장 강조하고 싶은 엔지니어의 인성은 '배려'입니다. 엔지니어로서 문제를 볼 때 여러 이면을 볼 줄 알고 판단 할 수 있어야 하죠. 일상 생활에서 보여지는 것보다 근원을 갖고 여러 원인을 분석할 줄 알아야 해요. 엔지니어로서 문제 해결능력은 총체적으로 볼 줄 아는, 즉 남을 배려 할 줄 알아야 한다는 것과 매우 상통합니다."

마지막으로 하 교수는 새로운 도전을 시도하는 모든 한양인에게 당부의 말을 남겼다.

"학생들은 아직 경험이 없다 보니 미숙할 수밖에 없어요. 미숙하기 때문에 많은 시도를 해봐야 해요. 시도를 통해서 실패를 경험해야 합니다.

대부분이 겪는 실패가 낙담과 포기로 연결되는 것 같아 안타깝습니다. 우리는 용기 있는 시도로 맞닥뜨린 실패 속에서 교훈을 찾아야 하거든요. 실패는 곧 문제 해결의 시발점이 돼요. 실패가 없다면 절대 성공이나 발전이 없다는 의미죠.

저는 실패를 하면 마음 한편이 좋아져요. 실패가 나에게 가져다줄 긍정적인 힘이 있다는 것을 알고 있기 때문이에요. 그러니 실패를 어떻게 받아들일 것이냐, 실패를 통해 어디로 나아갈 것이냐를 항상 고민하고, 실패를 두려워하지 않았으면 좋겠어요."