한국을 빛낸 화학자 52(2026년 5월호)

최동훈(崔東勳) 고려대학교 교수(1960~) 

분자에서 소자까지, ‘연결’을 설계해 온 화학자 

최동훈 교수님은 35여 년간 고분자화학을 기반으로 기능성 고분자와 유기전자 소재 연구를 선도해 온 화학자이다. 비선형광학·광굴절·홀로그램에서 OLED, 태양전지, 유기 트랜지스터에 이르기까지 차세대 전자소자의 핵심 원천기술을 개척하며 연구의 지평을 넓혀왔다. 그는 ‘분자 설계’를 단순한 합성 기술이 아니라 전자와 빛의 거동을 정밀하게 조율하는 전략으로 이해하고, 분자구조–집합체–박막–소자 성능을 유기적으로 연결하는 연구 체계를 구축함으로써 기능성 재료화학의 새로운 방향을 제시해 왔다. 특히 “좋은 분자”란 합성의 완성에 머무르는 것이 아니라, 박막 배열과 계면 거동을 거쳐 재현 가능한 소자 성능으로 이어질 때 비로소 완성된다는 관점은 그의 연구 전반을 관통하는 핵심 철학이다. 

그는 서울대학교에서 학사(1984)와 석사(1986)를 마친 뒤 미국 미시간대학교(University of Michigan, Ann Arbor) Macromolecular Science & Engineering Program에서 고분자화학 박사학위(1991)를 취득하였다. 학부 시절부터 유기물이 전기와 빛을 제어할 수 있다는 가능성에 주목했으며, 박사과정에서는 전도성·광전도성 고분자 합성과 함께 용액형 액정 거동을 보이는 polypeptide 기반 비선형 광학 고분자를 연구하여 구조–배향–광응답 간의 상관관계를 규명하였다. 도너–억셉터 구조의 분극 정렬 조건을 정밀화하고 온도·전계·시간에 따른 응답을 계량화한 경험은 이후 유기반도체 박막의 이방성 제어와 OLED 발광 및 수명 특성 해석의 중요한 토대가 되었다. 이 시기에 형성된 “구조를 바꾸면 응답이 달라지고, 응답을 바꾸려면 구조를 다시 설계해야 한다”는 사고는 이후 구조–물성 상관관계를 정밀화하는 연구로 자연스럽게 확장되었다. 

박사학위 후 그는 미국 뉴욕주립대학교 버펄로 캠퍼스(State University of New York at Buffalo) 화학과 Photonics Research Lab에서 박사후 연구원으로 근무하며 비선형 광학 고분자 기반 광스위치와 광메모리 연구에 참여하였다. 이 과정에서 전자공학·광학·물리·재료 분야 연구자들과의 협업을 통해 학문 간 경계를 넘는 융합 연구의 중요성을 체득하였으며, 이러한 경험은 귀국 이후 유기전자·광전자소자, 디스플레이, 그리고 계산 및 데이터 기반 소재 설계로 이어지는 연구 확장의 밑바탕이 되었다. 

1992년 귀국한 그는 한국과학기술연구원(KIST) 고분자설계연구실 선임연구원으로 재직하며 광기능성 유기소재와 유기반도체 연구를 본격적으로 추진하였고, 국내 초기의 고분자 전계발광 다이오드 관련 국책과제도 수행하였다. 또한 한국고분자학회에서 ‘분자전자(molecular electronics)’ 연구의 중요성을 선도적으로 제기하며 분자전자 부문위원회 출범에 기여하였다. 1995년 경희대학교 교수로 부임한 이후에는 광기능성 고분자연구실을 운영하며 학문 후속세대 양성과 학제 간 융합 연구를 이끌었다. 이 시기에는 University of Washington 화학과에서 연구전담 교원으로 약 3년간 재직하며 유기 광전자 재료 연구도 수행하였다. 또한 정보디스플레이재료센터장으로서 G7 선도기술개발사업과 IMT-2000 사업 등을 수행하고, 삼성전자와의 AMLCD 공동연구를 통해 LCD 부품 소재 국산화의 기반을 마련하였다. 해외 의존도가 높던 시기에 그는 학계·산업계·연구소를 연결해 ‘소재 자립’이라는 문제의식을 공유하고 공동연구를 추진함으로써 이후 한국 디스플레이 산업 도약의 토대를 다졌다. 

2005년 고려대학교 화학과로 옮긴 뒤 기능성고분자연구실(FPL)을 이끌며 첨단재료화학연구센터장, 기초과학연구원장, 이공분야 대학중점연구소 소장, BK21 화학인재양성사업단장 등을 역임하며 연구와 교육의 지평을 확장해 왔다. 2015년부터는 LG디스플레이–고려대 산학협력센터장으로서 실무형 과제와 도전적 탐색 연구를 병행하는 산학협력 플랫폼을 구축하여 기업과 대학이 함께 성장하는 선순환 구조를 마련하였다. 또한 총무처장, 기획예산처장, 감사실장, 미래전략실장 등 대학 본부의 주요 보직을 맡아 연구 기반 확충과 대학 행정 혁신에도 기여하였다. 

연구의 혁신―π전자 제어로 여는 유기반도체와 그의 응용 

최동훈 교수님의 연구는 ‘π전자 제어’라는 일관된 축 위에서 전개되어 왔다. 초기에는 PVDF 등 압전성 고분자 연구를 통해 유기물이 전기·힘·온도 자극에 능동적으로 반응할 수 있음을 제시하였고(1987), 1990년대에는 전기장에 의해 매질의 굴절률을 가역적으로 변조하는 고분자 전기광학 소재와 아조벤젠 함유 고분자의 광유도 분자 재배열 현상을 체계적으로 규명하며 전기와 빛으로 π전자계를 제어하는 방법론을 확립하였다. 이어 아조벤젠 고분자를 활용해 액정 분자를 ‘빛으로 제어 가능한 메모리 소자’에 적용하는 개념을 Advanced Materials (2000)에 발표함으로써, 광자극에 따라 저장과 읽기 특성이 변화하는 유기 소자의 가능성을 제시하였다. 

이후 유기반도체 분야에서는 분자 간 상호작용을 정밀하게 조절하여 전하 이동 경로와 에너지 준위를 설계하는 새로운 접근을 개척하였다. 특히 규칙적 적층 구조를 유도하고 전하 이동을 극대화하기 위한 분자 설계에서 water strider(소금쟁이)의 형태에서 영감을 얻은 이차원 확장형 공액 구조를 고안·합성하였다. 이러한 분자들은 강한 π–π 상호작용과 방향성 있는 자기조립을 통해 효율적인 전하 수송 경로를 형성하도록 설계되었다. 이를 바탕으로 고품질 박막과 단결정을 구현하고 유기 전계효과 박막 트랜지스터(Organic Field-Effect Transistor, OFET)를 제작하여 높은 전하 이동도를 달성하였으며, 이러한 성과는 분자 구조–집합체 형성–박막 미세구조–소자 물성 간 상관관계를 체계적으로 규명한 연구로 다수의 학술 논문을 통해 발표되었다. 

2011년에는 전하 이동도 1 cm²/V·s를 상회하는 고분자 반도체를 Journal of the American Chemical Society에 보고하며 당시 ‘한계’로 여겨지던 성능 장벽을 돌파하였다. 이어 J-aggregate 단결정 유기 트랜지스터(Advanced Materials, 2011)와 단결정 광메모리(Advanced Materials, 2012)를 잇달아 발표하며 결정성 유기소자의 가능성을 확장하였다. 이러한 소자들은 단결정 내부에서 광흡수–전하 분리–전하 저장이 유기적으로 연계되는 구조를 구현함으로써, 유기재료가 단순한 박막 기반 소자를 넘어 정렬된 결정성 플랫폼으로 발전할 수 있음을 실증하였다. 

그는 2013년 Advanced Materials와 ACS Nano에 발표한 연구를 통해 단일 유기 나노선 기반 전자소자를 구현하였다. 

20–50 nm 크기의 유기반도체 나노선을 능동층으로 적용하여 5.5 cm²/V·s 이상의 높은 전하 이동도를 달성함으로써 고성능 트랜지스터의 가능성을 입증하였다. 용액 공정에서 고분자 사슬의 자기조립을 정밀하게 제어하여 높은 결정성을 갖는 나노선을 형성하고, 연속적인 π–π 적층 구조가 효과적인 전하 수송 경로로 작동하도록 설계하였다. 또한 전극 및 계면 공학을 병행하여 접촉 저항과 계면 트랩을 최소화함으로써 소자의 전기적 성능과 안정성을 동시에 향상시켰다. 

OLED 연구에서 최동훈 교수님은 산학협동 연구를 통해 호스트–발광체 간 전자구조 정합 설계를 지속적으로 고도화해 왔다. 특히 2010년대 중반 인광 및 TADF OLED가 본격적으로 부상한 이후에는 기존 호스트가 지닌 구조적 한계에 주목하였다. 이를 극복하기 위해 방향족 및 헤테로방향족 고리를 기반으로 다양한 호스트 분자를 설계하고, 전하 수송 특성이 서로 다른 유기 저분자 및 고분자 계열의 호스트와 정공수송 물질을 폭넓게 합성하였다. 

또한 이들 소재의 전자구조, 전하 이동 특성, 열적·형태학적 안정성을 체계적으로 규명하는 한편 실제 OLED 소자에 적용하여 발광 효율과 구동 안정성 간의 상관관계를 정밀하게 분석하였다. 그 결과 호스트 분자의 구조적 요소가 박막 형성, 여기자 거동, 나아가 소자 성능과 긴밀하게 연결되어 있음을 입체적으로 이해하는 연구 기반을 확립하였다. 

그는 p형·n형 호스트 혼합 기반 이성분계 엑시플렉스가 공정·온도·농도 변화에 민감하여 발광 특성과 수명이 쉽게 변동하고, 박막 상분리와 국소 집합체 형성으로 재현성이 저하될 수 있다는 구조적 한계를 통찰하였다. 이를 극복하기 위해 ‘한 분자 안의 통합’이라는 개념의 단일분자 엑시플렉스 호스트를 제안하였으며, 2025년 Advanced Functional Materials에 보고한 Two-in-One(TIO) 분자를 통해 용액공정 TADF OLED에서 높은 효율과 우수한 구동 안정성을 동시에 구현하였다. 도너–억셉터의 상대적 배열을 분자 내부에 정밀하게 고정함으로써 엑시플렉스 형성 분포를 제어하고 비방사 소멸을 억제하였으며, 입체 구조 설계를 통해 열적 안정성과 박막의 균질성도 향상시켰다. 

우수한 구동 안정성을 동시에 구현하였다. 도너–억셉터의 상대적 배열을 분자 내부에 정밀하게 고정함으로써 엑시플렉스 형성 분포를 제어하고 비방사 소멸을 억제하였으며, 입체 구조 설계를 통해 열적 안정성과 박막의 균질성도 향상시켰다. 

최 교수님의 연구가 던지는 핵심 메시지는 ‘분자 상호작용은 양날의 검’이라는 인식이다. 그는 Molecular Interactions in Organic Electronics: Pros and Cons라는 문제의식 아래, 상호작용을 강화하는 설계와 이를 정밀하게 제어하는 설계를 병행해 왔다. 이러한 접근을 통해 고이동도·고효율·장수명이라는 상충하기 쉬운 목표를 동시에 추구할 수 있음을 보여주었다. 이처럼 기초와 응용, 학문과 산업, 실험과 계산을 유기적으로 연결하는 연구를 통해 그의 성과는 한국이 디스플레이 및 유기전자 분야의 선도국으로 자리매김하는 데 중요한 기반이 되었다. 

학문적 영향과 산업적 기여, 그리고 교육 

최 교수님의 연구는 학문과 산업 양측에서 높은 평가를 받아왔으며, 유기반도체·유기 트랜지스터·유기 태양전지·OLED·센서·AI 기반 소재 설계에 이르기까지 유기전자 전 분야에 걸쳐 의미 있는 영향을 남겼다. 2010년부터는 “π-전자 제어를 통한 신기능성 분자체 연구”를 주제로 교육부 지원 「이공분야 대학중점연구소지원사업」을 수행하며 연구 인프라 구축과 학문 후속세대 양성에 힘써왔다. 또한 유기반도체 나노구조체 연구 관련 개인 도약과제를 추진하였으며, 2019년에는 3단계 9년에 걸친 연구 성과를 인정받아 후속 과제로 선정되었다. 이후 “π-전자 기반 에너지·환경 혁신소재 연구”를 2025년까지 지속적으로 운영하며 연구의 심화와 확장을 이끌었다. 

2015년 고려대학교에 LG디스플레이 산학협력센터를 설립하여 산업 현장의 기술 수요를 반영한 실무형 산학협력 과제와 중장기 기술 발굴을 위한 탐색 연구 인큐베이션 과제를 다수 기획·주도해 왔다. 이 과정에서 OLED 소자·소재 분야를 중심으로 다양한 전공의 교수진과 연구자들이 참여하는 융합형 협력 체계를 구축하고, 기초 연구 성과가 실제 산업 적용으로 이어질 수 있도록 체계적인 연구 흐름을 마련하였다. 특히 기업–대학 간 공동 연구 주제 발굴, 단계별 기술 검증, 후속 과제 확장으로 이어지는 전주기 협력 모델을 운영함으로써 산학협력의 실질적 성과 창출과 연구 생태계 확장에 기여해 왔다. 

국제 학술 리더십과 교육 철학의 실천 

최 교수님은 대한화학회 부회장(2010), 고분자화학 분과회장(2019), 한국고분자학회 이사 및 Macromolecular Research 편집위원장(2015–2017), 미국화학회(ACS) 고분자화학 분과회장(2018), 한국지부장(2021), 아시아고분자연합회(FAPS) 이사회 위원(2019~현재) 등 국내외 주요 학술단체의 핵심 보직을 맡아 국제 학술 네트워크 구축과 학문 교류 활성화에 중추적 역할을 수행해 왔다. 

특히 2005년 고려대학교 전 캠퍼스를 활용해 개최한 Asian Chemical Congress는 한국 화학 연구의 국제적 위상을 집약적으로 보여준 상징적 행사로 평가되며, 그는 이를 통해 국제 학술 교류의 가치와 확장 가능성을 직접 체감한 뜻깊은 경험으로 회고하고 있다. 

국제 학회 현장에서 그는 한국 연구자들의 세션을 적극적으로 기획·지원하며, 특히 젊은 연구자들이 해외 석학들과 직접 토론하고 교류할 수 있는 장을 마련하는 데 힘써왔다. ACS Korea Chapter 의장 재임 기간에는 국제 공동 심포지엄과 젊은 연구자 포럼을 기획·운영하여 국내 대학원생과 신진 연구자들이 세계적 연구자들과 같은 무대에서 연구 성과를 발표하고 논의할 수 있는 기반을 구축하였다. 

π-전자 기반 기능성 소재 설계, 고성능 화학소재의 구조–물성 상관관계, 차세대 산업 응용 가능 소재 등을 주제로 한 심층 학술 교류는 공동 연구 기획과 인적 교류의 확대로 이어졌다. 또한 Jilin–Korea–Waseda University Alliance Symposium의 대표로 활동하며 한·중·일 3국 간 지속적인 학술 교류를 이끌었고, Monash University, VAST, KU Leuven, Technion, University of Siegen 등과의 협력을 통해 장기적인 국제 연구 네트워크를 구축하였다. 이러한 노력은 한국 화학·고분자 연구의 국제적 위상 제고와 차세대 연구자들의 글로벌 진출에 실질적으로 기여해 왔다. 

그는 무엇보다 ‘교육자’로서의 역할을 학자의 가장 중요한 사명으로 여겨왔다. 지금까지 90여 명의 석·박사를 배출했으며, 이들 제자들은 국내외 대학과 연구기관, 기업 현장에서 핵심 연구원과 연구책임자, 기업 대표로 성장해 각자의 분야를 이끌고 있다. 정년기념강연에 함께한 제자들의 모습은 연구 성과를 넘어 사람을 길러낸 그의 학문 여정이 맺은 가장 분명한 결실을 상징적으로 보여준다. 

“과학의 목적은 결과가 아니라 깨달음”이라는 그의 철학은 실패조차 통찰로 전환하는 교육관을 담고 있다. 그는 그룹 세미나에서 미완의 데이터까지 공유하며 논리의 타당성과 재현성을 철저히 점검했고, 정답을 맞히는 능력보다 ‘왜 그런가’를 끝까지 탐구하는 끈기를 강조하며 제자들이 스스로 사고하고 성장하는 연구자로 서도록 이끌어 왔다. 

제자들이 기억하는 FPL 

최동훈 교수의 연구실은 엄격한 연구 기준과 치열한 토론, 그리고 스스로 답을 찾도록 이끄는 지도 방식으로 많은 제자들에게 깊은 인상을 남겼다. 제자들은 연구실에서의 시간을 단순한 학위 과정이 아니라 연구자로서의 태도와 삶의 자세를 배우는 중요한 성장의 시기로 기억하고 있다. 

강석훈 수석연구원은 “연구실의 불이 꺼지지 않던 밤들과 열정적인 연구의 시간은 지금도 깊은 기억으로 남아 있습니다. 사회에 나와 어려움을 겪을 때마다 연구실에서 배웠던 도전 정신을 떠올리며 다시 힘을 얻곤 합니다.”라고 회상한다. 김윤선 책임연구원은 “밤늦게까지 이어지던 토론 속에서 교수님의 탐구정신과 연구연구자의 태도를 배웠다”고 말한다. 강민지 선임연구원은 “스스로 생각하고 답을 찾도록 이끌어 주신 가르침이 사회에서도 문제를 해결하는 힘이 되고 있다”고 이야기한다. 에 대한 열정을 가까이에서 배울 수 있었고, 그 경험은 지금도 연구를 이어가는 데 큰 힘이 되고 있습니다.”라고 말한다. 엄현아 수석연구원은 연구실 생활을 통해 “성과의 보람과 인고의 시간을 함께 경험하며 연구자로서뿐 아니라 한 사람으로서도 성장할 수 있었다”고 회고한다. 김형종 책임연구원은 “연구 주제를 스스로 고민하고 끝까지 완성하도록 이끌어 주신 지도 방식 속에서 연구자로서의 책임감과 협업의 의미를 배울 수 있었다”고 말한다. 박수홍 책임연구원 역시 “실험과 토론을 통해 문제를 해결해 나가는 과정에서 끈기와 책임감, 다양한 학문적 시각을 배울 수 있었다”고 이야기한다. 권나연 책임연구원은 “첫 논문을 완성하던 순간이 연구자로서 하나의 큰 여정을 마무리한 뜻깊은 기억이었다”고 말한다. 김채영 선임연구원은 “스스로 실험을 계획하고 수행했던 경험이 회사 생활에서도 큰 도움이 되었다”고 회고한다. 정성훈 선임연구원은 “실패를 거듭하더라도 목표를 향해 꾸준히 나아가는 

이처럼 많은 제자들은 연구실에서의 경험을 통해 연구자의 책임감과 스스로 사고하는 태도를 배울 수 있었다고 공통적으로 말한다. 

맺음말 

최동훈 교수는 기초과학에 대한 깊이 있는 탐구와 산업적 실용화를 동시에 이루어낸 과학자로, 연구 성과와 인품을 함께 쌓아온 인물로 평가받는다. 그가 이끌어 온 연구 공동체는 OLED와 친환경 기능성 소재 설계 등 첨단 연구의 거점이자, 스스로 사고하고 책임지는 연구자를 길러내는 교육의 장으로 자리매김해 왔다. 정년퇴임 기념강연에서 제자들과 함께한 모습은 이러한 연구와 교육의 여정을 상징적으로 보여준다. 

그는 지금도 연구실에서 새로운 분자를 구상하고 학생들과 토론하며, 과학적으로 의미 있는 질문을 끊임없이 탐구하고 있다. ‘대한민국을 빛낸 화학자’라는 표현이 과장이 아닌 차분한 사실에 가깝게 느껴지는 이유가 바로 여기에 있다. 

글 삼성디스플레이 연구원 

강석훈, 김윤선, 엄현아, 김형종, 박수홍 , 권나연, 김채영, 정성훈, 강민지