존 굿이너프: 리튬 이온 배터리, 고체 물리학, 그리고 노벨상

2019년 12월 9일 노벨재단에서 촬영한 존 굿이너프 사진 "출처: 위키미디어 커먼즈(https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nobel_9_Dec_2019_029_copy_(49204051647)_(cropped).jpg), 라이선스: CC BY 2.0"

 

존 굿이너프(John Bannister Goodenough, 1922년 7월 25일 ~ 2023년 6월 25일)는 리튬 이온 배터리의 핵심 소재인 코발트 산화물 음극을 개발하여 휴대용 전자 기기 시대를 연 미국의 고체 물리학자입니다. 그는 90대의 나이에도 끊임없는 연구 열정으로 차세대 배터리 개발에 몰두했으며, 고체 물리학 분야에서도 다양한 업적을 남겼습니다. 2019년에는 리튬 이온 배터리 개발의 공로를 인정받아 요시노 아키라, 스탠리 휘팅엄과 함께 노벨 화학상 을 공동 수상했습니다. 이 글에서는 굿이너프의 삶과 그의 주요 업적인 리튬 이온 배터리, 고체 물리학 연구, 그리고 노벨상 수상에 대해 자세히 알아보겠습니다.

1. 리튬 이온 배터리  연구: 코발트 산화물 음극을 개발

존 굿이너프는 1922년 독일 예나에서 태어났습니다. 그는 예일 대학교에서 수학을 전공했지만, 제2차 세계 대전 중에는 미군에서 기상학자로 복무했습니다. 전쟁 후, 그는 시카고 대학교에서 물리학으로 전공을 바꾸어 1952년 박사 학위를 받았습니다. 이후 MIT 링컨 연구소에서 컴퓨터 메모리 개발 연구를 수행했으며, 1976년부터는 옥스퍼드 대학교에서 무기화학 교수로 재직했습니다. 1970년대 후반, 굿이너프는 에너지 저장 장치에 대한 연구를 시작했습니다. 당시 석유 파동으로 인해 에너지 문제가 심각해지면서, 새로운 에너지 저장 기술 개발이 필요했습니다. 굿이너프는 리튬 이온 배터리의 가능성에 주목하고, 더 효율적이고 안전한 배터리를 개발하기 위해 연구를 진행했습니다. 리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 충전과 방전을 하는 배터리입니다. 굿이너프는 리튬 이온 배터리의 음극 재료에 대한 연구를 집중적으로 수행했습니다. 그는 코발트 산화물 이 리튬 이온 배터리의 음극 재료로 적합하다는 것을 발견하고, 이를 이용하여 고용량 및 고안정성 배터리를 개발했습니다. 굿이너프의 코발트 산화물 음극은 기존의 리튬 금속 음극보다 훨씬 안전하고 수명이 길다는 장점이 있었습니다. 이는 리튬 이온 배터리의 상용화를 가능하게 했으며, 휴대폰, 노트북, 그리고 전기 자동차 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 계기가 되었습니다.

2. 고체 물리학 연구: 물질의 성질을 탐구하는 과학자의 길

굿이너프는 리튬 이온 배터리 개발 외에도 고체 물리학 분야에서 다양한 업적을 남겼습니다. 그는 자성 물질, 초전도 물질, 그리고 이온 전도체 등 다양한 고체 물질의 구조와 성질에 대한 연구를 수행했습니다. 굿이너프는 컴퓨터 메모리 소자 개발에도 기여했습니다. 그는 RAM(Random Access Memory)의 일종인 자기 저항 메모리(MRAM) 개발에 참여했으며, 이는 컴퓨터의 성능 향상에 기여했습니다. 그는 또한 초전도 물질에 대한 연구도 수행했습니다. 초전도 물질은 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 물질로, 에너지 손실 없이 전기를 전송할 수 있다는 장점이 있습니다. 굿이너프는 고온 초전도체 개발에 대한 연구를 수행했으며, 이는 에너지 효율을 높이는 기술 개발에 기여할 것으로 기대됩니다. 굿이너프의 고체 물리학 연구는 물질의 성질에 대한 이해를 넓히고, 새로운 소재 개발에 기여했습니다. 그의 연구는 전자 공학, 재료과학, 그리고 에너지 분야 등 다양한 분야에서 응용되고 있습니다.

3. 97세에 노벨상을 받다: 과학에 대한 끊임없는 열정과 노력

존 굿이너프는 2019년 97세의 나이에 리튬 이온 배터리 개발의 공로를 인정받아 노벨 화학상 을 수상했습니다. 이는 노벨상 역사상 최고령 수상 기록입니다. 굿이너프는 노벨상 수상 소감에서 "과학에 대한 열정을 가지고 끊임없이 노력하면 누구든 성공할 수 있다"는 메시지를 전했습니다. 굿이너프는 90대의 나이에도 여전히 연구 활동을 계속했으며, 차세대 배터리 개발에 몰두했습니다. 그는 "과학은 끝없는 탐구 과정"이라며, "새로운 것을 배우고 발견하는 즐거움은 나이와 상관없다"라고 말했습니다. 굿이너프의 끊임없는 연구 열정과 도전 정신은 많은 사람들에게 깊은 감명을 주고 있습니다. 굿이너프의 노벨상 수상은 그의 과학적 업적에 대한 찬사 이자, 고령에도 불구하고 연구에 대한 열정을 잃지 않는 그의 모습에 대한 존경의 표현입니다. 그의 삶은 우리에게 끊임없는 노력과 도전을 통해 무엇이든 이룰 수 있다 는 희망을 줍니다.