Meta-Photonics 연구실은 어떤 연구를 하나요?
우리 연구실은 연구실은 빛과 물질이 서로 어떻게 영향을 주고받는지(Light–matter interaction)를 연구합니다. 특히 매우 작은 나노구조인 메타구조와 메타표면을 설계하여 빛의 방향, 색, 세기와 같은 성질을 자유롭게 바꾸는 방법에 집중합니다. 메타구조는 자연에 없는 인공적인 나노 패턴을 이용해 빛의 거동을 설계하는 구조를 의미합니다. 수십에서 수백 나노미터 크기의 구조를 통해 빛을 정밀하게 제어하고 새로운 광학 현상을 구현합니다. 기존에 널리 사용되던 화합물 반도체뿐만 아니라, 2차원 반도체, 유기 물질 등 새로운 소재들을 함께 이용해 레이저, 센서, 비선형 광소자 등 다양한 광전자 소자(optoelectronics)를 개발합니다. 또한 앞으로는 빛으로 계산을 수행하는 광학 neural network 같은 새로운 기술도 연구합니다.
교수님은 어떤 사람인가요?
저에 대해 궁금하시다면, 언제든 메일로 연락 주시기 바랍니다! 커피라도 한 잔 마시며 이야기 나누면 좋겠습니다. 제 MBTI는 ENFJ입니다 (참고: https://namu.wiki/w/ENFJ). 저는 사람들과 만나는 것을 항상 좋아하고, 새로운 사람들을 만나는 것을 즐거워합니다. 취미로는 달리기를 하고 있습니다. 1주일에 2-3번 정도 (10km/1시간) 씩 뛰고 있습니다. 미술을 좋아했어서 미술관도 많이 다녔었고, 대학원생 때는 5년간 유화도 배웠었습니다. 아침형 인간이라, 6시에 일어나서 하루를 시작하고 매우 규칙적인 삶을 살려고 노력합니다.
교수님은 교수님이 되기 이전에 어떤 사람이셨나요?
저는 스무 살에 물리학과에 진학하여 학생 대표를 맡아 학생들과 두루 친하게 지내기도 하고, 두 개의 연구실에서 연구 인턴을 경험하며 대학원 진학을 고민하던 학생이었습니다. 깊은 고민 끝에 물리학과 대학원에 진학하였고, 순수 과학과 응용 과학의 경계에 있는 양자 광반도체 연구실에 들어가 학위 과정을 시작하였습니다. 석박사 통합과정을 13학기(약 6년 반)에 걸쳐 간신히 졸업하였으며, 좋은 학교 좋은 연구실에서 기대에 비해 충분히 만족스러운 연구 성과를 내지 못한 채 졸업하였습니다.
그러나 연구에 대한 열망과, 스스로 연구 역량 자체에 대한 가능성은 여전히 있다고 판단했고, 이를 증명하기 위해 박사후 연구원의 길을 선택하였습니다. 졸업 이후 기존 연구실에서 약 1년, 고려대에서 약 1년, 그리고 미국 뉴욕 시립대에서 약 1년 반 동안의 박사후 연구원으로 연구를 수행하며 좋은 실적을 내어 운이 좋게도, 2026년 3월부터 가천대학교 물리학과에 임용되었습니다.
어떤 사람이 대학원에 갈 수 있을까요?
대학원 진학을 고민하는 많은 학생들이 “성적이 좋은 사람이 대학원에 가야 한다”는 오해를 합니다. 하지만 제가 10년 이상 대학원 환경에서 수많은 학생들을 지켜본 경험으로 볼 때, 높은 성적이 곧 좋은 연구 결과로 이어지는 것은 아닙니다. 실제로 과탑이라고 해서 반드시 뛰어난 연구를 하는 것도 아니었고, 반대로 학부 성적이 좋지 않았던 학생이 연구에서 두각을 나타내는 경우도 적지 않았습니다.
학부 과정에서 학생에게 요구되는 중요한 능력 중 하나는 높은 성적을 받는 것입니다. 이를 위해서는 중간·기말 시험과 과제를 잘 수행해야 하며, 짧은 시간 안에 배운 내용을 정확하게 시험지에 재현할 수 있도록 지식을 효과적으로 축적하는 능력이 중요합니다. 즉, 얼마나 많이 그리고 정확하게 머릿속에 정보를 넣느냐, 다시 말해 ‘Input’이 핵심입니다. 더 많이, 더 정확하게 학습한 학생이 좋은 성적을 받고 일반적으로 우수한 학생으로 평가됩니다.
반면 대학원에서는 Input보다 Output이 훨씬 중요합니다. 이미 알려진 지식을 이해하는 것에서 끝나는 것이 아니라, 그 지식을 바탕으로 새로운 결과를 만들어내야 합니다. 얼마나 많이 아느냐가 아니라, 가지고 있는 정보들을 어떻게 가공하고 연결해서 실제 Output으로 만들어내느냐입니다. 같은 논문을 읽어도 어떤 사람은 이해하는 데서 끝나지만, 어떤 사람은 그 안에서 문제를 발견하고 자신의 아이디어로 발전시켜 결과로 이어갑니다. 따라서 대학원에 적합한 사람은 단순히 공부를 잘하는 사람이 아니라, 실질적인 결과를 만들어내는 사람입니다. 주어진 일을 끝까지 끌고 가는 실행력, 막히는 상황에서도 방향을 바꿔가며 계속 시도하는 집요함, 그리고 배운 내용에 대해 스스로 의문을 갖고 추가로 탐구하려는 지적 호기심이 필요합니다. 결국 대학원은 지식을 쌓는 사람이 아니라, 지식을 사용해 새로운 것을 만들어내는 사람이 가야 하는 곳입니다.
또한 대학원에 적합한 사람은 수업에서 배운 내용에 머무르지 않고, 그 지식이 실제로 어떻게 구현되고 작동하는지 궁금해하는 사람입니다. 단순히 공식을 이해하고 문제를 푸는 데서 끝나는 것이 아니라, 그 이론이 실험에서는 어떻게 나타나는지, 실제 시스템에서는 어떤 한계와 변형이 있는지, 그리고 왜 그런 차이가 발생하는지를 스스로 찾아보려는 태도가 필요합니다. 이러한 질문은 자연스럽게 기존 지식의 경계를 넘어서게 만들고, 그 과정에서 새로운 아이디어와 연구 주제가 만들어집니다.
대학원에서 훌륭한 학생은 어떤 능력을 가진 사람일까요?
Self-motivated된 학생이 좋은 연구를 합니다. 대학원에서는 누가 시켜서 실험을 하고 논문을 읽는 것이 아니라, 스스로 동기를 가지고 움직여야 합니다. 연구 주제가 재미있어서, 실험 결과가 궁금해서, 새로운 개념을 이해하고 싶어서 스스로 방법론과 이론을 찾아 공부하고 실험을 이어가는 학생이 결국 좋은 성과를 냅니다.
또한 자기 표현을 확실하게 그리고 효율적으로 잘해야 합니다. 즉, 발표 능력과 글쓰기 능력이 중요합니다. 아무리 실험을 잘하고 많은 논문을 빠르게 이해하더라도, 연구의 마지막은 데이터를 정리하고 의미를 부여해 새로운 발견을 다른 사람에게 전달하는 것입니다. 이는 세미나, 학회 등 공개된 자리에서 발표를 통해 결과를 공유하고 논리적으로 타인을 설득하는 과정이며, 동시에 논문을 통해 외부 전문가들의 평가를 받고 그들을 설득하는 행위입니다. 아무리 좋은 결과를 얻더라도 이를 명확하고 구조적으로 설명하지 못하면 연구로서의 가치가 제한됩니다.
마지막으로 타인과 원활하게 협력할 수 있는 능력이 필요합니다. 과학자는 간혹 실험실 또는 어두운 골방에서 혼자 연구하는 이미지로 그려지지만, 실제 연구는 다양한 사람들과의 공동 연구와 상호작용 속에서 발전합니다. 자신의 생각과 의견을 분명하게 설명하고, 타인의 의견을 비판적으로 바라보며, 다른 연구자와 적극적으로 의견을 주고받으면서 협력할 수 있는 태도가 중요합니다. 또한 대학원 연구는 지도교수와 동료들과의 긴밀한 협업 과정이기 때문에, 갈등 상황에서도 이를 건설적으로 해결하고 함께 연구를 이어갈 수 있는 능력이 필요합니다.
대학원에 들어가면 어떤 일을 하게 되나요?
대학원에서는 수업을 듣는 동시에 지도교수와 함께 연구를 수행하며, 궁극적으로 논문(학위 논문과 저널 논문)을 작성하는 것을 목표로 합니다. 학위 논문은 졸업을 위해 본인이 수행한 1–3개의 연구 주제를 정리하여 하나의 완성된 형태로 제출하는 것이며, 일반적으로 검은색 하드 커버로 출판됩니다. 반면 저널 논문은 하나의 주제를 중심으로 실험을 수행하고 신뢰할 수 있는 결과를 도출한 뒤, 이를 논리적으로 정교하게 구성하여 논문을 작성합니다. 이후 저널에 투고하여 동료 평가(peer review) 과정을 거쳐 게재 승인을 받으면 학술지에 출판됩니다. 일반적으로 하나의 연구는 주제 선정부터 실험 수행까지 약 0.5–2년이 소요됩니다. 이후 실험 데이터를 정리하고 그래프와 figure를 제작하여 하나의 완성된 논문으로 정리하는 데에도 빠르면 약 반년, 길게는 1년 정도가 추가로 필요합니다. 이렇게 작성된 논문은 저널에 투고되며, 동료 평가(peer review) 과정을 거쳐 게재 여부가 결정됩니다. 이 과정 역시 짧으면 약 3개월, 길게는 2년까지 걸릴 수 있습니다.
Impact factor가 높은, 잘 알려진 저널일수록 논문 심사 과정은 더욱 엄격해지고, 높은 완성도와 novelty를 요구합니다. 이에 따라 실험의 깊이와 범위가 확장되며, 논문의 분량과 포함되는 데이터의 양도 자연스럽게 증가합니다. 이러한 이유로 하나의 주제만 진행하기보다는, 대부분의 대학원생들이 자신의 역량이 허용하는 범위 내에서 1–3개의 연구 주제를 동시에 수행하는 경우가 많습니다.
연구의 궁극적인 목표는 저널 논문의 게재입니다. 논문이 게재되어야 비로소 하나의 연구가 공식적으로 인정되고 마무리됩니다. 연구 과정에는 중간 성과라는 개념이 존재하지만, 최종적으로 논문으로 정리되어 공개되지 않으면 완성된 연구로 보기 어렵습니다. 즉, 연구는 부분 점수가 없으며, 0점 아니면 100점으로 이루어져 있습니다.
그렇기 때문에 대학원에서는 학부 과정에 비해 수업의 중요도가 상대적으로 낮습니다. 단순히 수업을 듣고 좋은 성적을 받는 것보다, 의미 있는 연구를 수행하고 이를 논문으로 정리하여 학술지에 게재하는 것이 훨씬 더 중요합니다.
연구는 구체적으로 어떻게 진행 되나요?
실험 기반 연구실에서의 연구는 일반적으로 (1) 주제 설정 및 실험 설계, (2) 시뮬레이션 및 이론 계산을 통한 결과 예측, (3) 시료 제작과 측정 셋업 구축, (4) 실험을 통한 데이터 획득 및 정리, (5) 결과 해석과 논문화의 단계로 진행됩니다. 이러한 과정은 한 번으로 끝나지 않고, 결과에 따라 설계를 수정하며 반복되는 사이클로 진행됩니다. 또한 하나의 연구에서도 단일 측정이 아니라 여러 종류의 측정이 병행되는 경우가 많습니다.
이 모든 과정을 한 사람이 독립적으로 수행하는 것은 난이도가 높은 편입니다. 박사 학위를 가진 연구자라도 전 과정을 혼자 수행하기보다는, 외부 연구팀과의 공동연구나 연구실 내 협업을 통해 연구를 진행하는 경우가 일반적입니다. 석사 과정의 경우에는 지도교수가 제시한 주제를 바탕으로 이론 계산 없이 (3)–(5) 단계 중심으로 수행하거나, 시료 제작 또는 측정 일부를 외부 협력을 통해 진행하는 방식도 흔합니다.
연구 주제는 보통 두 가지 방식으로 결정됩니다. 하나는 지도교수와의 논의를 통해 제안된 주제를 선택하여 수행하는 방식이고, 다른 하나는 학생이 스스로 연구 아이디어를 고민한 뒤 이를 교수와 논의하여 발전시키는 방식입니다. 특히 후자의 경우, 어떤 문제를 설정할 것인지 자체가 핵심이지만 저년차 대학원생에게는 쉽지 않은 단계입니다. 따라서 초기에는 주어진 주제를 기반으로 연구 전 과정을 경험하며 문제 정의와 접근 방식을 익히고, 점차 독립적으로 아이디어를 제안하고 연구를 주도하는 방향으로 성장하게 됩니다.
대학원에 가는 것이 제 커리어에 실제로 도움이 될까요?
대학원에 진학하는 것이 커리어에 도움이 되는지는 “어떤 일을 하고 싶은가”에 따라 달라집니다. 연구개발(R&D), 교수, 정부출연연구소와 같은 직무를 목표로 한다면 석사 또는 박사학위는 사실상 필수에 가깝습니다. 이러한 분야에서는 학위 과정에서 쌓은 연구 경험과 논문 실적이 핵심 경쟁력이 됩니다.
반면 일반 기업 취업이나 빠른 사회 진출이 목표라면, 대학원 진학이 반드시 유리한 선택은 아닐 수 있습니다. 학위 과정에 투자하는 시간만큼 실무 경험이 늦어지기 때문입니다. 다만, 기업의 연구직(R&D)에서는 석사 또는 박사 학위가 학사 졸업 대비 더 높은 연봉과 상대적으로 안정적인 직무로 이어지는 경우가 많습니다. 이는 단순 업무가 아니라 기술 개발과 문제 해결을 담당하는 역할이기 때문입니다.
대학원에서 얻는 가장 큰 가치는 ‘스스로 문제를 정의하고 해결하는 능력’입니다. 복잡한 문제를 장기간에 걸쳐 다루고, 불확실한 상황에서 결과를 만들어내는 경험은 특정 직무를 넘어 다양한 분야에서 활용될 수 있는 역량입니다. 특히 물리학은 특정 기술에 국한되지 않고, 현상을 모델링하고 정량적으로 분석하는 학문이기 때문에, AI, 반도체, 에너지, 양자기술, 바이오, 광학 분야 등 다양한 산업 전반에서 문제를 해결할 수 있는 범용적인 기반을 제공합니다.
결론적으로 대학원은 단순한 학력 상승을 위한 선택이 아니라, 연구 중심의 커리어를 지향하거나 깊이 있는 전문성을 기반으로 성장하고자 할 때 의미가 있습니다. 반대로 명확한 목표 없이 진학하거나 단순히 시간을 벌기 위한 선택이라면 투자 대비 효용은 낮아질 수 있습니다. 결국 방향이 분명한 상태에서 대학원 진학은 강력한 경쟁력이 되지만, 그렇지 않다면 기대한 만큼의 가치를 얻기 어렵습니다. 또한, 학위 자체가 자동으로 좋은 커리어를 보장하지는 않습니다. 결국 어떤 연구를 수행했고, 어떤 문제를 해결할 수 있는지를 증명하는 것이 핵심입니다.
대학원에 진학할 생각은 없고, 학부생으로 연구 인턴만 해도 되나요?
네, 학부 연구 인턴만으로도 충분히 의미 있는 경험을 할 수 있습니다. 실제로 대학원 진학 여부를 결정하기 전에 연구가 본인에게 맞는지 확인해볼 수 있는 가장 현실적인 방법입니다. 대학원에 진학하는 것은 젊은 나이에 상당히 큰 시간과 노력을 투자해야 하는 선택이기 때문에, 먼저 경험해보고 판단하는 과정이 중요합니다. 다만 학부 인턴은 기간이 짧고 연구의 일부 과정만 경험하는 경우가 많아, 하나의 주제를 끝까지 수행해보는 경험은 제한적일 수 있습니다.
그럼에도 우리 학과에서는 학부 연구 인턴을 통해 다양한 반도체 공정 장비와 실험 장비를 직접 다뤄볼 수 있고, 수업에서는 배우기 어려운 실제 연구 및 실무 현장의 개념과 방법론을 익힐 수 있습니다. 이러한 경험만으로도 이후 진로를 판단하는 데 충분한 기준을 만들 수 있습니다.
논문을 읽어본 적도 없고, 써본 적도 없는데 연구가 가능한가요?
네, 가능합니다. 그리고 그것을 배우는 과정 자체가 바로 대학원 과정입니다. 대부분의 학생들은 논문을 읽거나 써본 경험 없이 대학원에 진학하며, 처음부터 잘하는 경우는 거의 없습니다. 석사과정을 통해 논문을 읽는 방법, 데이터를 정리하는 방법, 그리고 기본적인 글쓰기 구조를 배우게 됩니다. 이 과정에서 스스로 논문을 작성하는 경험을 처음 하게 되고, 연구가 어떻게 진행되는지에 대한 감을 잡게 됩니다. 다만 2년의 석사과정만으로는 여전히 부족한 경우가 많습니다. 박사과정까지 포함해 3–5년 이상의 추가적인 훈련을 거쳐야 비로소 독립적으로 연구 주제를 설정하고, 실험을 설계하며, 논문을 처음부터 끝까지 스스로 작성할 수 있는 수준에 도달하게 됩니다. 즉, 하나의 연구자로 성장하는 데에는 보통 5–7년 이상의 시간이 필요합니다. 따라서 지금 논문을 읽어본 적이 없고 써본 적이 없는 것은 전혀 문제가 되지 않습니다. 오히려 그 상태에서 시작하는 것이 일반적이며, 그것을 배우기 위해 대학원에 진학하는 것입니다.
연구가 재밌을까요?
사람마다 다릅니다. 연구가 모두에게 그리고 항상 재미있는 일은 아닙니다. 연구는 정답이 정해져 있지 않은 문제를 오랜 시간 붙잡고 고민하며 실제로 몸을 움직여서 정답을 알아내기 위해 노력하는 과정입니다. 결과가 바로 나오지 않는 경우가 대부분이고, 실패와 반복이 일상입니다. 이런 과정이 항상 재미있지만은 않습니다. 반대로, 답이 없는 문제를 스스로 풀어가는 과정 자체에 흥미를 느끼고, 작은 진전에도 만족감을 느낄 수 있는 사람이라면 연구는 꽤 재미있는 일이 됩니다. 특히 아무도 해보지 않은 결과를 처음 얻는 순간은 분명한 보상이 됩니다.
저는 한 달 중 대략 3-4일 정도 강한 몰입감과 즐거움을 느끼는 순간이 있습니다. 마치 어려운 스도쿠 퍼즐을 풀어가는 것처럼, 오랫동안 막혀 있던 부분이 풀리면서 많은 진전이 있을 때 느끼는 즐거움과 비슷합니다. 연구는 매일 가시적인 성취가 보이는 일이 아니며, 대부분의 시간은 비슷한 과정을 반복하는 데 가깝습니다. 하지만 운동이나 악기를 배우는 과정과 비슷하게, 어느 순간 이전에는 하지 못하던 것을 자연스럽게 해내는 자신을 발견하게 됩니다. 이전에는 들지 못하던 무게를 들게 되거나, 달리기 기록이 눈에 띄게 향상되거나, 어렵게 느껴지던 연주가 자연스럽게 풀리는 성취의 순간이 있습니다. 연구에서도 마찬가지로, 이해되지 않던 개념이 명확해지고, 풀리지 않던 문제가 해결되며, 실패하던 실험이 개선되고 성공하는 순간이 오게 되면서 이전보다 훨씬 수월하게 연구를 진행하는 자신을 발견하게 됩니다. 저는 이러한 성장과 성취에서 오는 즐거움이 연구를 계속하게 만드는 중요한 이유라고 생각합니다.
교수님의 연구실은 현재 어떤 상태인가요?
솔직하게 말씀드리면, 우리 연구실은 26년 3월에 시작하여 이제 막 첫걸음을 떼는 시작 단계입니다. 현재는 텅 빈 공간을 하나씩 채워나가고 있는 상태인 것이 현실입니다. 하지만 이 '무(無)'의 상태가 오히려 다른 곳에서 결코 얻을 수 없는 독보적인 성장 기회가 될 수 있습니다. 일반적인 연구실에서는 이미 셋업된 장비에서 매뉴얼대로 실험을 배우지만, 우리 연구실에서는 지도교수인 저와 함께 바닥부터 연구 인프라를 직접 설계하고 빌딩하는 경험을 할 수 있습니다. 연구실의 체계를 세우고 장비를 들여오는 전 과정에 참여하는 것은 연구자로서 또 엔지니어로서 전체 시스템을 이해하는 시야를 넓혀줄 것입니다. 또한, 규모가 큰 연구실과 달리 지도교수인 저와 직접 머리를 맞대고 긴밀하게 지도를 받을 수 있기 때문에, 빠르고 밀도 있는 성장이 가능합니다.
물론 정밀한 측정 장비를 완벽히 갖추기까지는 수억 원의 비용과 상당한 시간이 소요됩니다. 따라서 초기에는 직접 설계하고 제작한 샘플을 들고 고려대, KIST, KAIST, UNIST 등 국내의 공동연구팀을 방문하여 측정 관련 실험을 수행하는 연구를 진행할 계획입니다. 이러한 외부 출장과 협업 과정은 단순히 실험 데이터를 얻는 것을 넘어, 타 대학 및 국가 연구소의 우수한 연구팀과 교류하며 네트워크를 넓히는 아주 소중한 자산이 될 것입니다. 좋은 결과를 낸다면, 이러한 공동 연구팀으로의 진학 기회를 가질 수도 있습니다.
가장 중요한 것은 연구에만 몰입할 수 있는 환경입니다. 다행히 최근에 5년간의 국가 연구 과제에 선정되어, 실험에 필요한 비용은 물론 학생 인건비와 출장비 등 재원을 확보한 상태입니다. 우리 연구실의 학생들은 안정적인 인건비 지원은 물론, 국내외 유수 학회에 참가하여 자신의 성과를 발표할 기회를 전폭적으로 제공할 계획입니다.
2026.04.06 updated