한국을 빛낸 화학자 41(화학세계 9월호)

김명수(金明洙) 서울대학교 명예교수(1948~) 

김명수 교수님은 1948년 10월 28일 서울에서 태어나 경기고등학교를 졸업하고, 1967년 서울대학교 수석으로 문리과대학 화학과에 입학하여 1971년 수석으로 졸업하였다. 이후 미국 시카고대학교에서 The Journal of Chemical Physics의 편집장(1998~2007)을 역임한 Donald H. Levy 교수의 지도 아래 물리화학을 전공하여 1972년부터 1976년까지 석사 및 박사 학위를 취득하였다. 박사 학위 후 코넬대학교(1976–1977)와 케이스웨스턴리저브대학교(1977–1978)에서 박사후 연구원으로 활동하였고, 1978년부터 1979년까지 유타대학교에서 조교수로 재직하였다. 당시 한국은 물리화학 분야의 실험 연구 및 교육 인프라가 매우 부족하고 정치적으로도 어려운 상황이었지만, 김명수 교수님은 1979년 서울대학교 자연과학대학 화학과 조교수로 부임하여 국내 학문 발전에 이바지하고자 하였다. 이후 2014년 2월 정년퇴임까지 35년이 넘는 기간 동안 서울대학교 화학부에서 재직하며 교육, 연구, 학술 제도 정착 등 다방면에서 큰 족적을 남겼다. 

김명수 교수님은 물리화학 및 질량분석학 분야에서 독보적인 연구 성과를 이룬 선구적인 과학자이다. 교수님이 부임하신 당시, 국내의 연구 기반은 극히 미비하였고, 특히 물리화학 분야의 실험 장비는 거의 전무한 상황이었다. 당시 서울대 화학과에 중급 수준의 라만 분광기가 구비되어 있었기에, 교수님의 전공분야와는 거리가 있는 라만 분광학을 연구하며 제한된 연구 환경 속에서도 탁월한 연구 성과를 이끌어 냈다. 초기에는 라만 선 모양 분석을 통해 액체상 분자의 재배향 동역학(reorientational dynamics)을 연구하였고, 이후에는 표면증강 라만 산란(SERS)의 메커니즘 연구와 SERS를 활용하여 금속 표면에 흡착된 분자의 구조 및 화학반응 등을 연구하였다. 라만 분광학 연구 결과는 물리화학 분야 최고 수준의 국제 학술지에 다수 게재되었으며, 해당 논문들은 많은 인용을 받는 등 큰 학문적 영향을 끼쳤다. 

1990년대 초반부터는 보다 본격적인 연구 장비 확보가 가능해지면서, 질량분석학을 활용한 이온 분석, 반응속도론, 분자 반응 동역학 등의 연구에 몰두하였다. 특히 극미량 시료의 정밀 분석을 위한 고분해능 질량분석기 설계와 초고감도 이온 분광법 개발에 몰두하였으며, 레이저 광분해 기술을 질량분석기에 접목시켜 나노초 이하 수준의 시간 분해능을 확보하는 데 성공하였다. 이로 인해 10−9 초 수준에서 일어나는 이온-분자 반응의 동역학을 실시간으로 추적할 수 있게 되었고, 반응 메커니즘을 양자 수준에서 정량적으로 이해하는 데 크게 기여하였다. 

특히 김명수 교수님이 개발한 MATI (Mass-Analyzed Threshold Ionization) 기반 고분해능 이온 분광 시스템은 기존 기술 대비 감도를 수백 배 이상 향상시켰으며, conformation-selective reaction control 기술과 접목하여 세계 최초로 이온화 상태에서 분자의 구조적 선택성과 반응 제어를 구현하였다. 이 기술은 고분자, 펩타이드, 단백질, 생체물질 등 다양한 분자의 이온화, 분해, 재배열 경로 분석에 활용되며, 분광학과 질량분석학의 접점을 넓히는 핵심 기반 기술로 자리매김하였다. 

김명수 교수님은 실험뿐만 아니라 이론 정립에도 탁월한 기여를 하였다. 이온-분자 충돌 활성화 반응을 기술하기 위한 일반화된 확률론적 모델인 Kim’s 확률이론을 제시하였고, 질량분석에서 중요한 이온 분해의 전이상태(transition state) 이동 문제를 실험적으로 해석함으로써 학계의 오랜 난제를 해결하였다. 이 이론은 충돌 활성화 질량분석법의 기초 이론으로 널리 인용되고 있다. 

또한 MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization)의 이온 생성 메커니즘이 광화학 반응이 아닌 열반응에 기반한다는 사실을 최초로 입증하였으며, 펩타이드의 분해 반응속도와 수율 측정을 통해 생체분자 이온화 반응의 동역학적 특성을 체계화하였다. 이러한 연구 성과는 질량분석을 활용한 생체분석, 약물 분석, 단백질 구조 규명 등 응용화학 전반에 걸쳐 깊은 영향을 미쳤다. 

김명수 교수님은 질량분석학의 기초와 응용을 체계화하기 위한 저술 활동에도 힘쓰셨다. 1987년에는 『질량분석학』(민음사)을 집필하여 질량분석법의 이론, 장비 구조, 실험 기법, 응용 분야를 종합적으로 정리하였으며, 이 책은 제20회 문교부 ‘추천도서’로 선정되어 기기분석 교육의 기반을 마련하고 화학 교육 현장에서 오랫동안 활용되고 있다. 

또한 1997년부터 2006년까지 과학기술부의 창의연구과제를 수행하며 세계 최고 감도의 MATI 분광기를 설계·제작하였고, 이를 기반으로 이온 분광학 및 반응 동역학 연구의 새로운 지평을 열었다. 이 연구 성과는 해외 유수의 대학 및 연구소와 협력의 토대를 제공하였고, 장비 기술 수출 및 국제 학술자문 활동으로 이어져 한국 화학의 국제적 위상을 높이는 데 크게 기여하였다. 

김명수 교수님은 지금까지 200여 편의 SCI 논문을 국내외 학술지에 발표하였으며, 50여 명의 박사 및 석사 제자들을 배출하였고 이들은 국내외 학계와 산업계에서 활약하고 있다. 또한 질량분석학 분야의 대표적인 국제 학술지인 The Journal of the American Society for Mass Spectrometry와 Rapid Communications in Mass Spectrometry의 편집위원으로도 오랫동안 활동하며 국제 학술 커뮤니티에서도 높은 신뢰를 얻었다. 2014년 정년 퇴임 이후에는 서울대학교 명예교수로서 학술자문과 과학기술정책 관련 활동을 이어가고 있다. 

김명수 교수님은 연구자로서뿐만 아니라 교육자로서도 깊은 영향력을 남겼다. 평소 등산을 즐겨 매일 점심시간이면 관악산을 오르며 체력을 단련했고, 해마다 제자들과 함께 정상에 올라 심신을 다잡고 새로운 각오를 다지는 시간을 가졌다. 수십 년간 매 학기 수백 명이 수강하는 일반화학 강의를 맡아 왔으며, 학생 눈높이에 맞춘 명쾌한 설명과 핵심 개념 중심의 구성으로 ‘어려운 이론을 가장 쉽게 설명하는 교수’라는 명성을 얻었다. 직접 제작한 강의자료(PPT)는 전국 대학 교육자들과 공유되었고, 실험적 논리 전개와 이론 정리를 통합한 교육 콘텐츠를 통해 화학교육의 질을 한 단계 끌어올렸다. 

그의 교육 철학은 학생의 사고 구조에 맞는 설명을 설계하고, 단순한 암기나 공식 전달이 아닌 개념 구조화의 훈련을 통해 과학적 사고력과 탐구심을 배양하는 것이었다. 김명수 교수님은 “과학은 사고력과 상상력의 융합이며, 수업은 지식을 전달하는 행위가 아니라 사고를 훈련하는 공간”이라 강조하셨고, 퇴임 직전까지도 강의의 완성도를 점검하며 동료 교수들과 의견을 나누는 등 교육 개선에 끊임없는 열정을 보였다. 

김명수 교수님은 학계에서 리더십을 보여 화학계뿐만 아니라 국내 과학의 발전에도 지대한 기여를 하였다. 2008년 대한화학회 제42대 회장으로 선출되어 전국 대학의 교육 품질 균형과 인증을 목표로 “화학 학위 인증 프로그램”을 수립하고, 대학 교육제도의 질적 전환을 위한 실질적 기반을 마련하였다. 또한 2004~2006년 한국과학기술 한림원 이학부장, IUPAC 총회 조직위원장 등으로 활동하며 과학정책과 국제 학술 교류에 기여하였으며, 2015년 서울에서 열린 IUPAC 총회 및 학술대회 유치에도 조직위원장으로서 중심 역할을 수행하였다. 

이러한 공로로 김명수 교수님은 제5회 한국과학상(1995), 한국과학기술 단체총연합회 우수논문상(1995), 서울대학교 교육상(2010), 수당상(2012)을 수상하였으며, 2006년 교육부와 한국학술 진흥재단이 선정한 ‘국가석학’(Star Faculty)에 화학 분야에서 유일하게 이름을 올렸다. 

김명수 교수님은 지금도 후속 세대 연구자들에게 정직성과 학문적 긴장의 중요성을 강조하며, 기초과학의 본질과 과학자의 윤리에 대한 성찰을 이어가고 있다. 김명수 교수님의 학문적 성과와 교육 철학은 한국 과학계의 기반을 다지는 동시에 미래 세대를 위한 지적 유산으로 남아 있다. 

김명수 교수님은 1948년 10월 28일 서울에서 태어나 경기고등학교를 졸업하고, 1967년 서울대학교 수석으로 문리과대학 화학과에 입학하여 1971년 수석으로 졸업하였다. 이후 미국 시카고대학교에서 The Journal of Chemical Physics의 편집장(1998~2007)을 역임한 Donald H. Levy 교수의 지도 아래 물리화학을 전공하여 1972년부터 1976년까지 석사 및 박사 학위를 취득하였다. 박사 학위 후 코넬대학교(1976–1977)와 케이스웨스턴리저브대학교(1977–1978)에서 박사후 연구원으로 활동하였고, 1978년부터 1979년까지 유타대학교에서 조교수로 재직하였다. 당시 한국은 물리화학 분야의 실험 연구 및 교육 인프라가 매우 부족하고 정치적으로도 어려운 상황이었지만, 김명수 교수님은 1979년 서울대학교 자연과학대학 화학과 조교수로 부임하여 국내 학문 발전에 이바지하고자 하였다. 이후 2014년 2월 정년퇴임까지 35년이 넘는 기간 동안 서울대학교 화학부에서 재직하며 교육, 연구, 학술 제도 정착 등 다방면에서 큰 족적을 남겼다. 

김명수 교수님은 물리화학 및 질량분석학 분야에서 독보적인 연구 성과를 이룬 선구적인 과학자이다. 교수님이 부임하신 당시, 국내의 연구 기반은 극히 미비하였고, 특히 물리화학 분야의 실험 장비는 거의 전무한 상황이었다. 당시 서울대 화학과에 중급 수준의 라만 분광기가 구비되어 있었기에, 교수님의 전공분야와는 거리가 있는 라만 분광학을 연구하며 제한된 연구 환경 속에서도 탁월한 연구 성과를 이끌어 냈다. 초기에는 라만 선 모양 분석을 통해 액체상 분자의 재배향 동역학(reorientational dynamics)을 연구하였고, 이후에는 표면증강 라만 산란(SERS)의 메커니즘 연구와 SERS를 활용하여 금속 표면에 흡착된 분자의 구조 및 화학반응 등을 연구하였다. 라만 분광학 연구 결과는 물리화학 분야 최고 수준의 국제 학술지에 다수 게재되었으며, 해당 논문들은 많은 인용을 받는 등 큰 학문적 영향을 끼쳤다. 

1990년대 초반부터는 보다 본격적인 연구 장비 확보가 가능해지면서, 질량분석학을 활용한 이온 분석, 반응속도론, 분자 반응 동역학 등의 연구에 몰두하였다. 특히 극미량 시료의 정밀 분석을 위한 고분해능 질량분석기 설계와 초고감도 이온 분광법 개발에 몰두하였으며, 레이저 광분해 기술을 질량분석기에 접목시켜 나노초 이하 수준의 시간 분해능을 확보하는 데 성공하였다. 이로 인해 10−9 초 수준에서 일어나는 이온-분자 반응의 동역학을 실시간으로 추적할 수 있게 되었고, 반응 메커니즘을 양자 수준에서 정량적으로 이해하는 데 크게 기여하였다. 

특히 김명수 교수님이 개발한 MATI (Mass-Analyzed Threshold Ionization) 기반 고분해능 이온 분광 시스템은 기존 기술 대비 감도를 수백 배 이상 향상시켰으며, conformation-selective reaction control 기술과 접목하여 세계 최초로 이온화 상태에서 분자의 구조적 선택성과 반응 제어를 구현하였다. 이 기술은 고분자, 펩타이드, 단백질, 생체물질 등 다양한 분자의 이온화, 분해, 재배열 경로 분석에 활용되며, 분광학과 질량분석학의 접점을 넓히는 핵심 기반 기술로 자리매김하였다. 

김명수 교수님은 실험뿐만 아니라 이론 정립에도 탁월한 기여를 하였다. 이온-분자 충돌 활성화 반응을 기술하기 위한 일반화된 확률론적 모델인 Kim’s 확률이론을 제시하였고, 질량분석에서 중요한 이온 분해의 전이상태(transition state) 이동 문제를 실험적으로 해석함으로써 학계의 오랜 난제를 해결하였다. 이 이론은 충돌 활성화 질량분석법의 기초 이론으로 널리 인용되고 있다. 

또한 MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization)의 이온 생성 메커니즘이 광화학 반응이 아닌 열반응에 기반한다는 사실을 최초로 입증하였으며, 펩타이드의 분해 반응속도와 수율 측정을 통해 생체분자 이온화 반응의 동역학적 특성을 체계화하였다. 이러한 연구 성과는 질량분석을 활용한 생체분석, 약물 분석, 단백질 구조 규명 등 응용화학 전반에 걸쳐 깊은 영향을 미쳤다. 

김명수 교수님은 질량분석학의 기초와 응용을 체계화하기 위한 저술 활동에도 힘쓰셨다. 1987년에는 『질량분석학』(민음사)을 집필하여 질량분석법의 이론, 장비 구조, 실험 기법, 응용 분야를 종합적으로 정리하였으며, 이 책은 제20회 문교부 ‘추천도서’로 선정되어 기기분석 교육의 기반을 마련하고 화학 교육 현장에서 오랫동안 활용되고 있다. 

또한 1997년부터 2006년까지 과학기술부의 창의연구과제를 수행하며 세계 최고 감도의 MATI 분광기를 설계·제작하였고, 이를 기반으로 이온 분광학 및 반응 동역학 연구의 새로운 지평을 열었다. 이 연구 성과는 해외 유수의 대학 및 연구소와 협력의 토대를 제공하였고, 장비 기술 수출 및 국제 학술자문 활동으로 이어져 한국 화학의 국제적 위상을 높이는 데 크게 기여하였다. 

김명수 교수님은 지금까지 200여 편의 SCI 논문을 국내외 학술지에 발표하였으며, 50여 명의 박사 및 석사 제자들을 배출하였고 이들은 국내외 학계와 산업계에서 활약하고 있다. 또한 질량분석학 분야의 대표적인 국제 학술지인 The Journal of the American Society for Mass Spectrometry와 Rapid Communications in Mass Spectrometry의 편집위원으로도 오랫동안 활동하며 국제 학술 커뮤니티에서도 높은 신뢰를 얻었다. 2014년 정년 퇴임 이후에는 서울대학교 명예교수로서 학술자문과 과학기술정책 관련 활동을 이어가고 있다. 

김명수 교수님은 연구자로서뿐만 아니라 교육자로서도 깊은 영향력을 남겼다. 평소 등산을 즐겨 매일 점심시간이면 관악산을 오르며 체력을 단련했고, 해마다 제자들과 함께 정상에 올라 심신을 다잡고 새로운 각오를 다지는 시간을 가졌다. 수십 년간 매 학기 수백 명이 수강하는 일반화학 강의를 맡아 왔으며, 학생 눈높이에 맞춘 명쾌한 설명과 핵심 개념 중심의 구성으로 ‘어려운 이론을 가장 쉽게 설명하는 교수’라는 명성을 얻었다. 직접 제작한 강의자료(PPT)는 전국 대학 교육자들과 공유되었고, 실험적 논리 전개와 이론 정리를 통합한 교육 콘텐츠를 통해 화학교육의 질을 한 단계 끌어올렸다. 

그의 교육 철학은 학생의 사고 구조에 맞는 설명을 설계하고, 단순한 암기나 공식 전달이 아닌 개념 구조화의 훈련을 통해 과학적 사고력과 탐구심을 배양하는 것이었다. 김명수 교수님은 “과학은 사고력과 상상력의 융합이며, 수업은 지식을 전달하는 행위가 아니라 사고를 훈련하는 공간”이라 강조하셨고, 퇴임 직전까지도 강의의 완성도를 점검하며 동료 교수들과 의견을 나누는 등 교육 개선에 끊임없는 열정을 보였다. 

김명수 교수님은 학계에서 리더십을 보여 화학계뿐만 아니라 국내 과학의 발전에도 지대한 기여를 하였다. 2008년 대한화학회 제42대 회장으로 선출되어 전국 대학의 교육 품질 균형과 인증을 목표로 “화학 학위 인증 프로그램”을 수립하고, 대학 교육제도의 질적 전환을 위한 실질적 기반을 마련하였다. 또한 2004~2006년 한국과학기술 한림원 이학부장, IUPAC 총회 조직위원장 등으로 활동하며 과학정책과 국제 학술 교류에 기여하였으며, 2015년 서울에서 열린 IUPAC 총회 및 학술대회 유치에도 조직위원장으로서 중심 역할을 수행하였다. 

이러한 공로로 김명수 교수님은 제5회 한국과학상(1995), 한국과학기술 단체총연합회 우수논문상(1995), 서울대학교 교육상(2010), 수당상(2012)을 수상하였으며, 2006년 교육부와 한국학술 진흥재단이 선정한 ‘국가석학’(Star Faculty)에 화학 분야에서 유일하게 이름을 올렸다. 

김명수 교수님은 지금도 후속 세대 연구자들에게 정직성과 학문적 긴장의 중요성을 강조하며, 기초과학의 본질과 과학자의 윤리에 대한 성찰을 이어가고 있다. 김명수 교수님의 학문적 성과와 교육 철학은 한국 과학계의 기반을 다지는 동시에 미래 세대를 위한 지적 유산으로 남아 있다. 

글 강원대학교 화학·생화학부 교수 권찬호 

POSTECH 화학과 교수 주태하