파올로 루글리
나노전자공학연구소 소장
뮌헨 공과대학교
나노 전자 공학 연구소
뮌헨, 독일
교육:
- 이탈리아 모데나 대학교, 물리학 학사(라우레아)
- 콜로라도 주립대학교 전기공학 석사
- 콜로라도 주립대학교 전기공학 박사
업무 초점:
루글리는 독일 뮌헨 공과대학교의 나노전자공학 연구소를 이끌고 있습니다.
학생들을 위한 조언:
로봇 경진대회와 같이 학생들이 실제로 협력할 수 있는 활동에 참여하도록 권장하고 싶습니다.
연결:
회견:
Q: 귀하의 진로가 나노기술에 초점을 맞추고 있다는 것을 처음 알게 된 것은 언제입니까?
루글리: 사실 아주 일찍요! 박사 과정을 공부하던 1980~85년 당시에는 존재하지 않았던 두 가지 현상을 시뮬레이션으로 연구하고 있었어요: 하나는 당시에는 존재하지 않았던 초고속 현상에 대한 실험이었습니다. 두 번째는 아주 작은 물체를 관찰하고 있었습니다. 당시에는 나노미터가 아니라 서브 마이크로미터라고 불렀지만 정확히 같은 크기였습니다. 그래서 기본적으로 저는 경력 초창기부터 이미 나노 전자공학에 관여하고 있었습니다.
Q: 현재 어떤 나노기술 응용을 연구하고 있나요?
Lugli: 현재 저의 연구 분야는 전자 및 광전자 애플리케이션을 위한 유기 소자의 모델링, 제작 및 특성화, 유기 회로 설계, 마이크로파 반도체 소자의 수치 시뮬레이션, 나노 구조의 수송 과정에 대한 이론적 연구입니다. 유기 소자란 고분자를 기반으로 하는 일부 고분자 소자, 전자 소자 또는 광전자 소자를 의미합니다. 그리고 제작과 특성화, 모델링, 이론을 연구합니다. 저는 EE 부서에 속해 있기 때문에 회로 설계와 나노 디바이스가 미래에 어떻게 사용될 수 있는지에 대한 아키텍처도 많이 합니다. 현재의 회로와 시스템 구축 방식과는 매우 다른 방식이 될 수 있습니다. 최근에는 실험적 관점과 이론적 관점에서 에너지 분야, 특히 광전지와 광촉매를 연구하고 있습니다. 또한 스탬핑을 사용하여 표면을 구조화하거나 나노 구조물을 제작하는 방법인 나노 임프린팅과 나노 전사도 연구하고 있습니다. 여기에는 유기 소자와 에너지 연구가 포함되며 기본적으로 모든 것을 하나로 묶는 역할을 합니다.
Q. 나노기술을 활용하면서 가장 보람찬 점은 무엇인가요?
Lugli: 나노기술과 나노전자공학은 정말 다학제적이라는 생각이 가장 큰 이유입니다. 예를 들어, 가장 최근에 시작한 에너지 연구를 위해 평소에는 함께 일하지 않는 많은 화학자들과 연락을 취해야 했습니다. 완전히 다른 세계, 다른 '언어'를 사용하는 다른 커뮤니티라는 점이 매우 자극적이었습니다. 특히 전문 지식이 많이 필요한 이 분야에서는 내가 알고 있는 것을 응용해 새로운 일을 할 수 있는 가능성이 보이기 때문입니다. 물론 모르는 것을 배우거나 이해해야 하지만 그 점이 매우 매력적인 부분 중 하나입니다.
요즘 특히 흥미로운 두 번째 측면은 작은 회사를 창업할 수 있다는 점입니다. 대학에서 연구한 내용을 바탕으로 스핀오프한 스타트업이 꽤 많이 있고, 그중에는 매우 성공적인 스타트업도 많습니다. 이는 젊은이들에게 매우 매력적이며 일자리를 창출합니다. 그래서 저는 이 두 가지 분야가 나노기술이 매우 흥미로운 분야라고 생각합니다.
Q: 당신이 작업한 일이 세상에 어떻게 긍정적인 영향을 미쳤는지 보여주는 예가 있습니까?
Lugli: 아니요... 사실 저는 실험적 관점과 이론적 관점 모두에서 과학과 기술의 발전에 도움이 되었다고 생각하는 많은 일을 해왔습니다. 그래서 제 작업은 점진적이었다고 생각합니다. 제 작업에서 혁명적인 것이 나오지는 않았습니다. 그래서 한편으로는 실망스럽기도 하지만 계속 노력 중입니다. 그래서 제가 세상을 바꾸거나 영향을 미쳤다고 말하기는 어렵지만 점진적으로 영향을 미쳤다고 생각합니다.
Q: 지금까지 나노기술이 세계에 미친 가장 큰 영향은 무엇이라고 생각하시나요?
Lugli: 전반적으로 나노 기술은 어떤 의미에서 상당히 실망스럽다고 생각합니다. 특히 투자를 보면 많은 사람들이 기대했던 만큼의 결과를 이끌어내지 못했습니다. 저는 전기 공학자이자 물리학자이기 때문에 나노 전자공학에 미칠 영향에 대해 좀 더 편향된 시각으로 바라봅니다. 모든 컴퓨터의 모든 칩은 이미 나노 규모로, 길이가 몇 나노미터에 불과한 수십억 개의 디바이스가 있습니다. 어떤 의미에서 이것은 나노 기술이지만 점진적으로 발전하고 있기 때문에 점점 더 작아지고 있을 뿐입니다. 하지만 칩에서 작동하는 트랜지스터의 작동 방식은 훨씬 더 컸던 수년 전의 작동 방식과 똑같습니다. 많은 기대와 많은 연구, 논문이 발표되었지만 실제로는 성과가 미미했습니다.
이제 전자제품의 관점뿐만 아니라 소재의 관점에서 보면 나노기술의 성공 사례인 선크림과 같은 것들이 있습니다. 이러한 기술은 예를 들어 자가 세척 벽이나 표면에서 훨씬 더 발전할 수 있습니다.
Q: 미래에 나노기술이 어떻게 응용될 것으로 예상하는지 예를 들어주세요.
루글리: 미래에는 에너지와 같은 분야에 대한 기대가 매우 높습니다. 이것이 제가 이 분야에서 일하기 시작한 이유 중 하나입니다. 예를 들어 독일을 비롯한 많은 국가들이 10년 안에 모든 원자력 발전소를 폐쇄하기로 결정했습니다. 그 많은 에너지를 재생 에너지로 공급해야 하는데, 이 시스템의 효율성이 너무 낮습니다. 그리고 독일 같은 나라는 일조량이 많지 않기 때문에 태양광 발전으로 완전히 갈 수 없습니다. 따라서 나노 기술과 나노 전자 기술을 통해 수십억 년 동안 충분한 에너지를 가진 태양으로부터 에너지를 생산할 수 있을 것이라는 희망이 있습니다. 태양이 더 이상 빛나지 않는다면 우리는 더 이상 살 수 없으니 문제가 되지 않습니다. 하지만 우리는 지금껏 존재하지 않았던 매우 혁신적인 솔루션을 찾아야 합니다. 따라서 에너지야말로 나노기술이 영향을 미칠 수 있고, 또 미칠 수 있기를 바라는 주제 중 하나입니다.
생물학과 의학은 나노기술이 영향을 미칠 수 있는 또 다른 분야입니다. 이미 긍정적인 결과가 나오고 있는 한 가지 예로 바이오 센서와 DNA 스크리닝을 들 수 있습니다. 이전에는 한 달이 걸렸던 DNA 검사를 이제 몇 시간 만에 할 수 있습니다. 여기에는 반도체 전자공학에서 나온 많은 기술들이 적용되고 있습니다. 그러나 진단, 의약품, 나노 입자를 이용한 암 치료, 약물 전달 등은 가장 빨리 다가올 응용 분야이며 아마도 매우 큰 영향을 미칠 것입니다.
Q: 팀 상황에서 더 많이 일하시나요, 아니면 혼자 더 많이 일하시나요?
Lugli: 앞서 말했듯이 나노기술의 학제 간 특성으로 인해 누구도 혼자서 일을 할 수 없습니다. 실제로 많은 대학에는 다양한 배경을 가진 사람들을 모아 함께 연구하는 센터가 많이 있습니다. 전자 애플리케이션에 초점을 맞춘 프로젝트에서도 여전히 팀이 필요합니다. 서로 다른 측면에서 일하는 여러 학생들이 함께 일해야 하고 당연히 서로 이야기해야 합니다. 그리고 항상 다른 학과 및 대학과의 협력을 모색해야 하는데, 이것도 일종의 팀워크입니다. 특히 저희는 공학과이기 때문에 산업계와도 연결돼 있습니다. 작은 산업이든 큰 산업이든 상관없지만 적어도 우리가 하는 일이 응용될 수 있는 가능성을 보고, 이것 역시 팀워크의 또 다른 측면입니다.
Q: 팀으로 더 많이 일한다면 팀원들의 다른 전문 분야는 무엇입니까?
Lugli: 물리학자, 화학자, 재료 과학자, 전기 공학자, 기계 공학자 등 서로 대화할 수 있는 사람들이 팀을 이루어야 합니다.
Q: 대학에서의 훈련이 나노기술 작업에 도움이 되었나요?
Lugli: 그렇기도 하고 아니기도 합니다. 이미 거의 30년 전의 일이라 상황이 많이 바뀌었습니다. 하지만 제 경우에는 그렇습니다. 나노기술의 학제적 특성 때문에 물리와 전기공학을 결합한 것이 큰 도움이 되었습니다. 현재 대학원 수준의 수업에서 학생들과 함께 시도하는 것은 학생들이 특정 프로젝트를 진행하더라도 폭넓게 생각하도록 하는 것입니다. 학생들은 전체적인 그림을 보고 한 문제에서 다른 문제로 넘어갈 수 있는 도구가 필요한데, 이는 점점 더 어려워지고 있습니다. 제 경우에는 운이 좋게도 매우 자극적인 환경과 훌륭한 지도교수님, 그리고 많은 동료 학생들이 저에게 큰 도움을 주었습니다.
Q. 멘토가 있나요? 대학 시절에 그랬나요?
Lugli: 저는 항상 멘토의 필요성을 인식하고 있었어요. 이탈리아에서 학사 과정을 밟을 때 한 명은 이탈리아에서, 한 명은 미국에서 좋은 멘토를 만났어요. 그 후에는 거의 항상 혼자 지냈는데, 방향을 정하고 무엇을 배울지 결정하고 다른 방향으로 가고 싶을 때 그냥 하면 되기 때문에 장점이 있죠. 하지만 네, 저는 운이 좋았던 것 같아요. 그리고 제가 원하는 것을 중심으로 상황을 조정할 수 있는 것도 도움이 되었죠.
Q: 만약 다시 이 일을 해야 한다면, 여전히 나노기술 응용에 집중하시겠습니까?
Lugli: 저는 최근 30년 전 대학원 공부를 했던 포트 콜린스에서 열린 오랜 친구들의 동창회에 참석했습니다. 그곳에서 저는 제 자신에게 같은 질문을 던졌습니다. '다시 공부를 한다면 그때 했던 방식으로 다시 할 수 있을까? 예를 들어 제가 박사 학위를 받기 전인 1984년 미국 경제는 특히 전자 산업에서 매우 호황을 누리고 있었습니다. 대학에는 많은 기회가 있었고, 많은 친구들이 미국에 남도록 유도했습니다. 이탈리아 모데나 대학교에서 정규직 연구직 자리를 얻었고, 저는 돌아가기로 결정했습니다. 미국에서 일해도 만족스러웠겠지만 왠지 그리운 게 너무 많아서 돌아가기로 결정했죠. 그리고 약 3년 후, 전혀 계획에 없던 로마로 이사를 가야 했어요. 당시 로마는 멋지긴 하지만 살기에는 너무 힘들었어요. 뮌헨으로의 이사는 어느 정도 계획된 것이었죠. 물론 조금 더 잘할 수 있었다고 생각되는 일들이 많지만 여전히이 분야에 집중했을 것입니다.
Q: 고등학생이나 대학생이 나노기술에 관심이 있다면, 그러한 역할을 맡을 준비를 돕기 위해 어떤 조언을 해주실 수 있나요?
루글리: 나노기술은 정말 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 저는 15세와 18세의 두 자녀가 있습니다. 한 명은 내년에 고등학교를 졸업하고 다른 한 명은 2년이 더 남았습니다. 둘 다 대학에 진학할 가능성이 높습니다. 저는 아이들에게 강요하지 않고 기회가 어디에 있는지 알려주려고 노력합니다. 아이들을 보면 소프트웨어, 전자 장비 및 기타 도구를 다루는 능력이 있다는 것이 놀랍습니다.
로봇 경진대회와 같이 학생들이 실제로 협력할 수 있는 활동에 참여하는 것을 추천하고 싶어요. 뮌헨의 도이체스 박물관과 같은 일부 박물관에는 나노 기술에 대한 전시가 있습니다. 뮌헨에는 나노시스템 이니셔티브 뮌헨이라는 대규모 연구 클러스터도 있습니다. 이곳에서는 매년 어린이, 학교, 가족을 위한 '나노데이'라는 일일 행사를 개최하는데, 모든 대학이 참여합니다. 길거리에서 시금치나 블루베리를 이용해 태양전지를 만드는데, 예비 대학생들이 참여할 수 있는 좋은 기회입니다. 또한 미디어도 참여하기 때문에 나노 기술의 중요성에 대한 일반 대중의 이해도를 높이는 데 큰 도움이 됩니다.
저는 공학은 고등학교에 들어가거나 적어도 예산에 따라 실용적인 것을 배워야 한다고 생각합니다. 대학에서는 제가 가르치는 모든 과목에서 실습 활동을 구현하기로 결정했습니다. 물론 학생 수가 50명이면 실제로 할 수 있는 한계이고, 수백 명이면 잊어버리고 그보다 적으면 좋습니다. 그래서 학생들은 듣기만 하는 것이 아니라 직접 해보게 됩니다.
