백명현(白明鉉) 서울대학교 교수(1948~)
백명현 교수님(영문명: Myunghyun Paik Suh)은 1971년 서울대학교 문리과대학 화학과를 졸업하고, 곧바로 동기 동창인 서정헌 교수와 결혼식을 올린 후 미국 The University of Chicago의 대학원으로 유학을 떠났다. 학생 신분으로 아들을 낳아(1973년) 기르면서 1976년 박사학위(지도교수: V. L. Goedken)를 취득하였다. 무기 화학을 전공하였는데 이유는 학부 때 무기화학을 배워 본 적이 없어서 대학원 과목 중 무기화학이 가장 어려웠기 때문에 도전해 보고 싶으셨다고 한다.
교수님은 1977년 2월에 귀국하여 잠시 KAIST에서 대우교수로 근무하다가, 1977년 10월부터 2000년 1월까지 22년간을 서울대학교 사범대학 화학교육과 교수로, 그리고 2000년 2월부터 2014년 2월까지 14년간을 서울대 자연대 화학부 교수로, 총 36년 반을 서울대에서 근무하였다. 서울대를 퇴직한 후에는 한양대학교 화학과에서 3년 간 석좌교수(2014.02 - 2017.02)로 재직하였다.
교수님이 서울대 사범대 화학교육과에 부임했던 1977년에는 대학의 연구 환경이 매우 열악하였고 연구비는 제도조차 존재하지 않았다. 더욱이 화학교육과 대학원은 정원이 년 5–10명인 교육학 석사 야간 과정만 있었고 박사 과정은 아예 없었기 때문에 연구실의 인력 확보도 몹시 어려웠다. 또한 사범대에는 교수 수가 적어 강의를 일주에 20시간 이상도 해야 했고 여름과 겨울방학 동안에는 현직 교사들을 재교육하는 데에 많은 시간을 보낼 수 밖에 없으셨다고 한다.
백 교수님은 이렇게 열악한 환경 속에서 연구하기 위하여, 최소의 인력, 최소의 연구비, 최소의 연구 장비로 할 수 있는 연구를 창안해야만 했다. 그래서 주로 아이디어가 중요한 “One-Pot Reaction” 또는“Self-Assembly” 같은 반응을 고안하셨다. 그런데 이러한 접근법이 오히려교수님의 연구가 국제적으로 창의성이 높고 도전적인 연구로 인정받는 결과를 초래하였다. 교수님은 120여 편의 SCI 논문들을 발표하셨는데 많은 논문이 국제 최고 수준 저널에 Cover 논문 또는‘Hot Paper’등으로 채택되거나 News 기사로 소개되는 등 큰 관심을 끌었으며 국제적으로도 분야를 선도하는 교수가 되었다. 2024년 11월 현재 피인용 지수가 18,300회를 상회하고 있으며 hindex는 56(google scholar 기준)을 기록하고 있다.
특히 교수님은, 한국의 화학이 아직 세계적으로 잘 알려지지 않았고, 국제적으로도 저명 여성 화학자가 매우 드문 시기에, 저명 국제학회에서 수많은 초청 강연을 하셨다. 1989년 일본 IMS에서 최초의 초청 강연을 시작으로, 미국화학회, 세계배위화학회, 세계거대고리화학회, 세계결정학회, 유라시아 화학회, 아시아 배위화학회, 국제 MOF학회 등에서 Plenary Lecture, Keynote Lecture, Invited Lecture 등을 170회 이상 수행하여 한국의 과학적 위상을 높이는데 크게 기여하였다. 특히 이들 저명 국제학회에서 백 교수님은 대부분의 경우 유일한 여성 초청 강연자이셨기 때문에, 국제적으로도 여성과학자의 위상을 높이는 데에 크게 기여했다고 간주된다.
교수님은 여러 국제 저명 학술지의 편집위원 또는 편집자문위원도 맡아 왔다. 1997년 Coordination Chemistry Reviews (Elsevier, 1997–현재)의 편집위원을 시작으로, European Journal of Inorganic Chemistry (Wiley-VCH, 2000–2010), Chemistry-An Asian Journal(Wiley-VCH, 2013–현재), Bull. Chem. Soc. Japan (일본화학회 발행, 2005–현재), Chemical Record (Wiley-VCH, 2015–현재) 등에서 편집 자문위원을 역임하여 왔다.
또한, 교수님은 국내외 학회를 위해서도 다양한 활동을 하셨다. IUPAC 무기화학분과의 Associate Member
(2002.01–2005.12) 및 Titular Member(2006.01–2009. 12)에 선출되어 무기화학계의 중요 주제에 대해 국
제 공동 작업을 수행했으며, 대한화학회에서도 학술위원, Bulletin of Korean Chemical Society의 Associate Editor
(1998.01–2001.12), 대한화학회 무기화학분과 회장(2003. 01–2003. 12), 대한화학회 부회장(2006.01–2006.
12) 등을 역임하였다. Pacifichem(2010년)에서 MOF symposium의 조직위원장을 맡은 바 있고, 2013년에는 4th Asian Conference on Coordination Chemistry 조직위원장으로 행사를 이끈 바 있다. 교수님은 한국과학기술정회원으로 선출되었고(2004.11–2018.12) 현재는 종신회원이다.
교수님은 한마디로 한국의 무기화학을 세계적 수준으로 끌어올리는데 선도적인 역할을 하셨을 뿐만 아니라, 국제적으로도 유명 여성 과학자가 드문 시기에 뛰어난 논문들과 저명 국제학회에서 초청강연들, 그리고 여러 국제 저명저널 편집위원, IUPAC 활동등을 통해, 여성 과학자의 위상을 높이고 여성 과학자의 롤 모델이 된 분으로 평가된다.
이에 따라 교수님은 국내에서는 2001년 제1회 올해의 여성과학기술자상을 수상하셨고, 2005년 교육부의 제1회
국가석학 11인 중 유일한 여성으로 선정되었으며, 2006년에 자랑스러운 경기인상(경기여고 총동창회)과 비추미여성 대상(별리상, 삼성 생명공익재단)을 받았다. 그리고 여성 최초로 2008년 한국과학상(대통령상)을 수상하였는데, 이로써 최초이며 유일한 부부 한국과학상 수상자 가족으로 기록되고 있다.
2014년에는 일본배위화학회로부터 국제상을 수상했는데 2007년에 이상이 처음 제정된 후 최초의 여성 수상자로 이름을 올렸다. 이 상은 매년 전 세계에서 가장 명망높은 무기화학자 한 명을 선정하여 수여하는 상으로서, 스위스 EPFL의 M. Graetzel 교수, 미국 Stanford 대학의 J. Collman 교수, Caltech의 H. Gray 교수, 프랑스의 J. P. Sauvage 교수(2016 Nobel상 수상자) 등이 수상한 바있다.
교수님은 서울대학교에서 36년간 재직 중 석사 49명(19명 남자, 30명 여자)과 박사 10명(남자 5명, 여자 5명)을 배출하였다. 국내외 교수들과 비교하면 제자 수가 적은 편이지만, 제자들의 기초 실력을 길러 주기 위해서 최선을 다하신 교수님 덕택에 교수님 제자들의 실력은 국내 외에 잘 알려져 있다고 본다. 박사학위를 받은 10명의 제자 중에 5명이 교수가 되었고(대구대학교 강신걸 교수, 순천대학교 곽지훈 교수, 경북대학교 민길식 교수, 이화여자대학교 문회리 교수, 연세대학교 임대운 교수), 그 외 석박사 제자들이 학계와 산업계에서 활발히 활동하고 있다.
이러한 백 교수님의 50여 년에 걸친 화학자로서의 생애는, 2020년 Chemistry-An Asian Journal 에 게재된 “50 Years as a Woman Chemist in South Korea”라는 에세이로 출판된 바 있다(Chemistry—An Asian Journal 2020, 15, 934-936.). 또한 과학 역사가인 J. I. Seeman 교수(U. of Richmond)의 2024년 최근 논문, ‘Eureka Moments Shared by Chemists. Hints at EnhancingOne’s Own Creativity(and Even One’s Joy)’ (ACS Cent. Sci., doi.org/10.1021/acscentsci.4c00802)에서 교수님에 관한 인터뷰 내용을 볼 수 있다.
교수님이 재직 중 수행하신 연구를 요약하면 다음과 같다.
교수님이 서울대 화학교육과에 부임하신 1977년부터 1980년대에는 장비와 연구비가 매우 열악했기 때문에, 값싸고 쉽게 구할 수 있는 아민과 알데히드 만을 가지고 니켈, 구리 등 금속 이온을 주형(template)으로 하여 유기합성으로는 불가능한 다양한 구조의 거대고리 화합물들을 합성하는 “One-Pot”합성법을 개발하였다. 그리고 여러 대학과 연구소의 기기를 빌려서 단결정 구조, 분광학적, 전기화학적, 자기적 특성 및 기능성을 규명하여 많은 논문을 Inorg. Chem.과 J. Am. Chem. Soc. 등에 발표하였다. 당시 개발한 “One-Pot” 합성법에 관한 논문은 출판된 지 30년 이상이 지난 현재에도 꾸준히 인용되고 있다. 특히 1984년도에 Inorg. Chem.에 실린 교수님의 논문은 “Chemical Abstract ”의 1,000만 번째 논문으로 선정된 바, 미국화학회에서 이를 광고하는 포스터와 논문 초록이 실린 기념품을 제작하여 미국화학회 참가자 모두에게 배포하고 크게 기념한 바 있다. 대표 논문으로는 Inorg. Chem. 1988, 27, 2544–2546; Inorg. Chem. 1989, 28, 1602–1605 와 J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3819–3820을 들 수 있다.
이후 교수님은 오일쇼크를 겪으면서 사회에 도움이 되는 연구, 특히 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 연
구에 관심을 갖고 이에 관한 연구를 수행하였다.
1990년대 초에는 이산화탄소를 메탄가스로 변화시키는 연구에 전하셨다. 실험이 너무도 까다롭고 데이터에 일관성이 없어 5–6년에 걸친 어려운 연구가 헛일이 되긴 하였지만, 당시까지 너무 불안정하여 존재할 수 없다고 믿어온 일가 니켈(I) 화합물들을 세계 최초로 합성하고, 단결정구조 및 분광학적 특성, 반응성 등을 규명하였다. 그때까지 니켈(I) 화합물에 대한 참고문헌이 전혀 없었고, 화합물도 공기에 매우 민감해서 연구 과정이 대단히 어려웠다고 한다. 이와 관련된 대표 논문으로는 Inorg. Chem. 1992, 31, 3620–3625; Inorg. Chem. 1993, 32, 3562–3564; Adv. Inorg. Chem. 1996, 44, 93–146; J. Am. Chem. Soc. 2006, 118, 777–783을 들 수 있으며, 이들 내용은 대학원 교과서(Advanced Inorganic Chemistry, Cotton and Wilkinson 저, 6th Ed. p. 849) 에도 소개되고 있다.
교수님은 메모리 디바이스로 응용될 수 있는 물질인 자성 물질 연구도 수행하였는데, 국내에 자성(magnetism) 관련 화학자가 없어 전문가를 기르고자 노력하셨다. 자성측정을 위해서는 지방 연구소의 기기들을 빌려 써야 했음에도 불구하고, 1998년 J. Am. Chem. Soc. 논문을 비롯하여 여러 논문들을 출판하였다.
1990년대 후반부터는 자기조립(self-assembly)에 의해 생성되는 초분자, 배위고분자 및 금속-유기 골격체 등의 합성과 기능성에 관심을 두셨다. 당시 이들에 관한 연구는 주로 구조에 초점이 맞추어져 있어서 세계적으로 기능성을 구현하는 연구실은 거의 없었다. 그러나 교수님은 이들에게 분자 식별, 분자 분리, 이온 교환, 발광, 가스 저장, 자기적 기능성 등 여러 가지 기능성을 부여하여 국제적으로 큰 명성을 얻었다. 또한, 세계에서 유일하게 거대고리 화합물을 자기조립의 빌딩블록으로 사용함으로써 독특한 배위고분자계를 열었으며, 당시 난제로 여겼던 그물구조의 상호 얽힘 문제 및 합성 전 구조 예측 불가 문제를 해결하였다. 대표 연구 결과는 다음과 같다. 다공성 구조체의 동공 크기 및 동공 모양이 합성 시 사용한 용매 시스템의 작은 변화에도 크게 영향을 받는다는 사실을 입증한 논문, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10622–10628 (영국의 과학잡지 “New Scientist” 1998년 10월 24일 자에 “정밀 필터”라는 제목의 뉴스로 소개됨); 포도당과 맥아당을 구별할 수 있는 다공성 배위 고분자에 관한 논문, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1405–1408 (Frankfurt
신문에 소개); 고체 상태에서 정량적 음이온 교환이 가능하고 음이온 교환에 따라 구조 변환이 일어나는 은(I) 배위 고분자에 관한 논문, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6834–6840 “( 다차원의 다공질 재료”라는 제목으로 Science 2002, 298, 1723의 “Perspectives”로 소개); 그리고 손님 분자 교환에 관한 논문, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10976–10977; 그물 구조안에서의 분자 역동성을 규명한 논문, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6374–6381을 들 수 있다.
교수님은 기능성 배위고분자에 관한 연구 수행 중 기존
의 결정 개념과는 대치되는 새로운 개념, 즉 “Single-
Crystal to Single-Crystal Transformation”이라는 신개념을 수립하는데 선도적 역할을 하셨다. 교수님은 세계 최초로 다공성 배위고분자가 단결정성을 유지한 채 외부 자극에 대해 반응해서, 구조가 변화할 뿐만 아니라 스펀지와 같이 줄어들고 팽창할 수도 있으며, 산화환원 반응도 가능함을 증명해서 1999년 Nature지에 투고하였다. 그러나 기존 개념에서 벗어난다는 이유로 탈락하고 2002년 그리고 2004년 J. Am. Chem. Soc.지에 출판되었다. 이후 교수님의 연구실이 선도적 역할을 하고, 세계 여러 그룹에서도 비슷한 사례들이 모아짐으로써 “Single-Crystal to Single-Crystal Transformation”이라는 신개념이 수립되었다. 대표 논문으로 J. Am.Chem. Soc. 2002, 124, 10976–10977; J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15844–15851; Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2798–2801; J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6374–6381; J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4710–4718을 들 수 있다. 특히 J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15844–15851에는 세계 최초로 Redox-Active 한 다공성 배위 고분자의 산화-환원 반응을 발표하였는데, 장래 유용한 개념으로 평가되어 Science지의 Perspective 섹션에 소개된 바 있다.
교수님은 2000년대 나노입자가 중요 이슈로 등장할
때, 연구실에서 이미 개념을 확보한 Redox-Active 배위
고분자를 이용하여 동공에 작고 균일한 크기의 여러 가지
금속 나노입자를 합성함으로써 “금속나노입자/다공성배
위고분자” 복합체라는 새로운 분야를 개척하셨다. 세계
최초로, 당시 나노입자 합성에 필수라고 여겨지던 환원제
와 표면 안정제 없이 더욱이 실온에서, Redox-Active한
다공성 배위 고분자를 금속염 용액에 담그기만 함으로써
이들 간의 산화-환원 반응에 의해 작고 균일한 크기의 은,
금, 팔라듐 나노입자를 다공성 배위 고분자의 미세구멍
내에 생성시키는 방법을 개발한 것이다. 대표 논문으로
Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1261–1265; J. Am.
Chem. Soc. 2006, 128, 4710–4718; Angew. Chem.
Int. Ed. 2009, 48, 2899–2903(Hot Paper 선정);
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9814–9817(Hot
Paper 및 속표지로 선정); Chem. Soc. Rev. 2013, 42,
1807–1824를 들 수 있다.
백 교수님은 수소 저장용 다공성 배위 고분자 또는 금속-유기 골격체(MOFs) 연구에도 전념하여 세계 최고 수준의 연구 결과를 얻었다. 특히 수소와의 흡착력을 증가시키기 위하여 다공성 배위고분자 동공내의 화학적 환경을 변화시키는 독특한 방법들을 개발함으로써 수소 저장능을 획기적으로 향상시켰는데 당시 이 연구결과는 독창성 및 저장능에서 세계 최고 수준으로 평가되었다. 이에 따라 미국화학회 초청으로 Chemical Reviews 지에 수소 저장에 관한 리뷰 논문을 집필하였으며(Chem. Rev. 2012, 112, 782–835), 2024년 현재 4,000여 회의 SCI 피인용을 기록하고 있다. 대표 논문으로 MOF내의 금속이온에 비어 있는 배위 자리를 형성시키면 수소 저장량을 크게 향상시킬 수 있음을 규명한 연구, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7741–7745; 작은 사이즈의 팔라듐 나노입자를 MOF 동공 내에 형성시킴으로써 스필오버 효과로 수소 저장능을 크게 향상시킨 연구, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2899–2903(Hot Paper 선정); 최초로 다공성 배위 고분자의 동공 안에 마그네슘 나노 결정을 생성시킴으로써, 물리흡착과 화학흡착이 모두 가능한 수소저장체를 만들어 수소의 물리흡착 에너지는 증가시키고 화학적 수소저장/탈착 온도는 낮춘 연구, Angew.
Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9814–9817(Hot Paper 및 속표지로 선정); Crown ether가 포함된 새로운 다공성 배위고분자를 합성하고 추가로 Crown ether 안에 다양한 양이온을 도입함으로써, 수소 저장능과 흡착열을 크게 향상 시킨 연구, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7819–7822(Hot Paper 선정); Chem. Rev. 2012, 112, 782–835를 들 수 있다.
교수님은 기후 변화의 주범이 되는 이산화탄소를 질소 및 수증기 등 여러 가스를 포함하고 있는 공장 배기 가스
로부터 선택적으로 포집하는 연구에도 집중하셨다. 그리하여 최초로 이산화탄소 분자에게만 문을 열어 주는 독특
한 미세다공성 배위고분자를 개발하여 세계 학계의 큰 주목을 받았다(Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6865-
6869). 이 논문은“Hot Paper”로 선정되고, “Opening the Door for CO2” 라는 제목의 기사로써 전 세계 언론
에 뉴스로 배포되었다. 이 연구 결과는 이산화탄소의 포집용 재료 연구에 획기적인 돌파구를 제공한 것으로 평가
된다. 그 후 교수님은 이를 바탕으로 다양한 종류의 다공성 화합물을 개발하고 동공의 화학적 변환을 통해 이산화
탄소 포집능과 선택성 모두를 크게 향상시켰다. 대표 논문으로는 Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6865–6869(Hot paper, Press Release); Chem. Sci. 2013, 4, 685–690.; Chem. Eur. J. 2013, 19, 11590–11597(Back Cover로 선정); Chem. Eur. J. 2014, 20, 426–434 (Frontispiece로 선정); J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 13245–13249을 들 수 있다.
교수님은 2014년 2월 서울대를 정년 퇴임한 후 3년간 한양대의 석좌교수로 재직하였는데, 이때 한양대 대학원생 한 명과 함께 금속-유기 골격체(MOF)를 이용한 연료전지 전극 촉매 개발 연구를 수행하였다. 교수님은 다공성이 높아 산소와 물을 전달하는데 효용성이 크고 촉매 활성자리로 작용할 수 있는 수많은 금속 자리가 있으나 비전도성 이어서 전극 촉매로 쓸 수 없는 금속-유기 골격체의 동공에, 당시까지 합성법이 알려지지 않은 황화구리 나노입자를 생성시키는 독창적 방법을 개발하고 나노입자의 양과 크기를 조절하여 이 복합재료가 산소의 환원 반응에 매우 효율이 높은 전극 촉매임을 규명하였다. 이 결과는 Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 15301–15305에 출판되었으며 “속표지 논문”으로 채택되었다.
교수님은 2014년 2월 서울대 교수, 그리고 2017년 2월에 한양대 석좌교수를 끝으로 정년을 맞이하신 지 벌써 7년의 세월이 지났다. 교수님은 그간 주로 가톨릭 성지 위
주로 서정헌 교수님과 부부 동반 해외여행도 다니고, 라
인 댄스도 배우고, 현재는 성악 레슨을 받으며 독일어와
이탈리아어를 공부하신다고 한다.
교수님은 끊임없이 새로운 분야를 선두에서 개척하고
이끌어 온 세계적 학자로서 한국의 무기화학을 개척하고
한국의 학문 위상을 국제적 수준으로 끌어올리는데 매우
큰 역할을 하신 분으로 간주된다. 특히 국내외의 여성 후
학들에게 표상이 된 분으로 평가된다. 교수님께서는 끊임
없이 제자들에게 “사회 발전에 기여” 할 것을, 그리고 이
를 위해 기초 실력을 탄탄히 쌓을 것을 강조하셨다. 그리고 세계적 업적을 내기 위해서는 영어 쓰기와 말하기가 중요하다고 하시며 그룹 세미나도 영어로 진행하시고 온갖 색깔로 표시된 교수님의 원고를 학생들이 읽은 후 지시에 따라 수정하는 방법을 통해 영어 쓰기 훈련도 시키셨다. 교수님께 배운 우리 연구실 제자들은 “화학을 통해 사회 발전에 기여하기 위하여” 오늘도 열심히 살아가고 있다.
글 이화여자대학교 화학나노과학과 교수 문회리
연세대학교 화학 및 의화학과 교수 임대운
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