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[IT뉴스]'과학동아'로 가속기 접한 28세 연구자, 교과서 바꿀 '물의 비밀' 밝혔다

온카뱅크관리자

2026-05-21 06:07:32

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 <img alt="유선주 포스텍 화학과 석박통합과정생(앞줄 오른쪽)이 가속기 실험을 진행하며 김경환 교수(왼쪽)와 토의하고 있다. 유선주 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060154763ofmx.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="UdjuIzZved" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060154763ofmx.jpg" width="658">
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 유선주 포스텍 화학과 석박통합과정생(앞줄 오른쪽)이 가속기 실험을 진행하며 김경환 교수(왼쪽)와 토의하고 있다. 유선주 제공
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 "저는 어렸을 때부터 '왜요?' '왜 그런 거예요?'라고 많이 질문해서 어른들이 싫어하는 학생이었어요. 궁금한 게 있으면 어떻게든 꼭 이유를 알고 넘어가야 직성이 풀렸던 것 같습니다."
 지난 8일 서울에서 만난 유선주 포스텍 화학과 석박통합과정생(28)은 2020년 "교과서에 실리는 연구를 하겠다"고 밝힌 뒤 올해 3월 물이 다른 액체와 달리 4℃에서 가장 무거운 이유를 근본적으로 설명하는 데 성공했다. 교과서를 바꿀 만한 성과를 7년 만에 이룬 것이다. 김경환 포스텍 화학과 교수팀은 안데르스 닐손 스웨덴 스톡홀름대 교수팀과 물이 두 가지 상으로 존재한다는 사실을 실험으로 밝혀내고 연구결과를 올해 3월 국제학술지 '사이언스'에 공개했다. 유 씨가 제1저자로 참여해 연구를 이끌었다. 연구결과는 총 10년에 걸친 물 연구 서사의 대단원으로 평가된다.
 유 씨는 "엑스선으로 물질을 분석하는 분야에 관심이 많았다"며 "학부 4학년 때 김경환 교수님이 부임하면서 학부 연구생 형태로 처음 연구에 함께 하게 됐다"고 설명했다.
 유 씨는 약 7년 전인 2019년 김 교수팀에 합류하면서 물 연구를 본격적으로 시작했다. 1년 뒤 김 교수팀은 영하 70℃에서 물이 두 종류의 액체로 존재한다는 사실을 최초로 발견하고 연구결과를 사이언스에 공개했다. 올해 발표한 연구결과의 선행 성과다.
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 <img alt="김경환 교수팀이 가속기 실험 중 토의하는 모습. 유선주 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060156015ldji.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="u4YJUn8BRe" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060156015ldji.jpg" width="658">
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 김경환 교수팀이 가속기 실험 중 토의하는 모습. 유선주 제공
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 유 씨는 물 연구성과에 대해 "운명 같다"고 말한다. 그는 "처음 화학을 좋아하게 된 이유가 어는점 아래로 내려가도 액체 상태를 유지하는 '과냉각수'였다"며 "떨어지긴 했지만 과학고 진학을 위해 썼던 자기소개서에도 과냉각수 이야기를 했다"고 말했다. 이어 "지금까지도 물 연구를 하고 있는 모습이 재미있다고 생각한다"고 덧붙였다.
 물 연구성과의 핵심 인프라는 포항 4세대 방사광가속기다. 찰나의 시간에만 존재하는 극저온 상태의 물을 역대 가장 정밀하게 관찰하는 도구로 활용됐다.
 유 씨는 2008년부터 과학동아에 연재된 만화 '빛공장에서 꿈을 쏘다'를 보며 가속기의 존재를 처음 알게 됐다. 만화를 읽으며 가속기가 물리학자뿐 아니라 화학자나 생물학자도 많이 쓰는 도구라는 사실도 배웠다.
 유 씨는 "만화를 읽을 때만 해도 제가 가속기를 쓰는 연구자가 될 거라고는 상상하지 못했다"고 회상했다.
 학부생 시절 컴퓨터공학과를 복수전공으로 선택해 공부한 것이 가속기 실험에 실질적인 도움이 됐다. 고용량 가속기 실험 데이터를 고속으로 처리하는 프로그램을 직접 개발하며 실험 수준을 높이는 데 기여했다.
 유 씨는 "왜 그런지를 정확히 알아야 무엇이든 더 잘 만들 수 있고 효율을 높이거나 불가능한 것을 가능하게 만들 수 있다"며 기초과학의 중요성을 강조했다.
 이어 "나중에 제 연구그룹을 꾸린다면 새로운 시대의 가속기를 활용해 물보다 복잡한 단백질 같은 분자를 탐구하거나 좀 더 실생활에 가까운 연구도 도전해보고 싶다"고 밝혔다.
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 <img alt="유선주 포스텍 화학과 석박통합과정생. 이병구 기자 2bottle9@donga.com" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060157267ibch.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="7rlQ1MKpnR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/21/dongascience/20260521060157267ibch.jpg" width="658">
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 유선주 포스텍 화학과 석박통합과정생. 이병구 기자 2bottle9@donga.com
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 다음은 유 씨와의 일문일답.
 Q. 긴 연구 기간 중 어려웠던 점은 무엇이었나. 또 현재 진행 중인 후속 연구가 궁금하다.
 "처음 물의 두 가지 액체 상 가설을 제시한 과학자부터 물과 얼음만 각각 수십년 연구한 과학자 등 논문 저자 목록만 봐도 협력의 중요성을 알 수 있습니다. 각 분야의 경험과 실력이 뛰어난 사람들이 모여 이룬 성과입니다. 한 분이라도 없었다면 불가능했을 겁니다.
 아무도 가보지 않은 길이라는 것도 힘든 부분이었습니다. 함께 연구한 닐손 교수님에게 100번쯤 들은 말이 '이 연구는 아무도 안 해본 영역이기 때문에 참고할 수 있는 게 없다'였습니다.
 저희가 물의 두 가지 상이 존재한다는 사실을 보였지만 아직 의문을 표하는 과학자들이 많습니다. 오랜 시간 연구한 분들이 많은 분야고 다른 주장을 지지하는 분도 많다 보니 그분들을 설득할 수 있도록 물의 구조가 아닌 다른 특징도 관찰하는 쪽으로 후속 연구를 계획하고 있습니다."
 Q. 가속기 사용 경쟁률이 매우 높아 사용이 어렵다던데.
 "포항 4세대 가속기와 비슷한 체급의 선형 가속기가 전세계에 다섯 곳 뿐입니다. 모든 가속기가 인기가 많아서 각각 1년에 많아야 2번 정도 사용할 수 있습니다. 해외 가속기 실험을 하러 가려면 실험에 따라 100kg 가까이 되는 장비를 비행기에 실어야 해 가방에는 옷만 구겨서 넣고 다니기도 했습니다.
 가속기를 사용하는 약 일주일 동안 부담감이 큽니다. 한번 한 실험은 돌이킬 수 없기 때문에 순간순간의 판단도 중요합니다. 현재 선형 가속기의 단점은 한 번에 하나의 실험만 할 수 있다는 점입니다. 포항 4세대 가속기도 라인을 하나 늘려 동시에 2개 실험을 할 수 있다면 큰 도움이 될 것 같습니다."
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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