衤Ǽп(MATERIC) Դϴ.

ٷΰ޴

Խ Ʈ

  • 이학주 박사
  • 나노 소재 물성 측정 기술에 대한 국제 표준화 개발
  • 이학주 박사(한국기계연구원 나노역학연구실)
  • ̸ :hjleekimm.re.kr
  • : 한국기계연구원

  • 안녕하세요. 메트릭 회원 여러분!
    이번에 만나게 될 분은 한국기계연구원 이학주 박사님이십니다. 2010년 10nm(나노미터)급 측정 원천기술을 개발하여 나노 소재 물성 측정 기술에 대한 국제 표준화를 제안하신 분인데요. 그럼 측정 원천 기술이 과연 무엇인지를 직접 찾아뵙고 이에 대해 자세한 이야기 함께 나눠 보도록 하겠습니다.

     

    1.  박사님이 계신 <나노역학연구실>과 현재 진행하고 계신 연구에 대해서 간략한 소개를 부탁드립니다.

    반갑습니다. 저는 한국기계연구원 나노역학연구실에 근무하는 이학주입니다.
    나노역학연구실에서는 나노 소재나 구조물의 기계적 물성을 측정하고 해석하고 평가하는 일들을 수행하고 있고, 더 나아가 나노소재를 이용해서 나노부품이나 소자를 만드는 일들을 진행하고 있습니다. 구체적으로 제가 중점적으로 수행하고 있는 분야는 나노소자와 구조물의 물성측정, 전사공정을 이용한 고성능이고 유연한 구조물을 제작하는 기술에 관해서 연구하고 있습니다.

    나노측정기술에 대해서 설명을 드리겠습니다. 나노측정기술이란 나노미터 수준의 특성길이를 가지는 구조물의 형상, 치수와 물성, 미세구조 및 성분을 아주 높은 분해능과 정확도로 계측하고 분석하는 기술로 정의할 수 있고, 크게 형상을 측정하는 기술, 오늘 상세하게 말씀드릴 기계적인, 전자기적인 , 광물성적인 물리적은 특성을 측정하는 2가지로 구분할 수 있습니다. 이런 측정기술은 미국의 NNI에서 10가지 영향력이 큰 응용사례 중 하나로 되어 있으며, 이런 나노공정특정 장비의 시장규모는 미국연구재단에 의하면 10조원 규모로 예상하고 있습니다.  측정기술은 나노기술 연구의 토대가 되는 기반의 성격의 가지고 있으며, 장비시장의 급격한 성장이 예상되므로 나노공정을 통해서 만들어진 소자나 신뢰성향상에 중요한 기술이라고 할수 있습니다.

     외국의 예를 들어 설명하면, 일본에서 나노기술에 연구비를 많이 투자했는데 상용화가 되지 않는 이유가 뭔가를 분석해서 일본에서 전문가들의 종합해서 의견을 모아놓은 자료입니다.  크게 일본에서는 나노 일렉트로닉스, 그린 나노테크, 나노바이오 이렇게 3분야로 나누고 세분야에서 각각의 연구테마를 쭉 정리했습니다. 나노분야가 실질적으로 상용화 되기 위해서는 이러한 분야들이 잘 연구가 되어야 겠다고 생각을 했고, 최근에 우리나라에서 각광을 받고 있는 그린나노테크 분야는 에너지를 창출하고, 운반하고, 저장하고, 절약하는 그런 기술들이 포함되어 있습니다.  이런 그린나노테크를 기술을 개발하기 위해서는 그것을 이루는 재료를 개발해야 하고, 재료를 개발하기 위해서는 기반이 되는 계측과 해석, 설계이론들이 필요합니다.


    2.<나노공정에서 기계적 물성 측정 및 평가 기술>에 대해서 구체적으로 모르시는 분들이 많이 있을 거 같습니다. 어떤한 기술인지 자세한 설명을 부탁드립니다. 

    Nano Mechatronics (CNNM)이라는것은 교과부에서 지원하는  21세기 프론티어사업의 일환으로 진행하는 프로그램의 일환으로 진행되는 프로그램으로 현재 마지막 10년째 연구를 수행하고 있습니다. 한마디로 말하자면 100nm~10nm의 크기의 구조물을 대량으로 값싸게 고속으로 생산하는 기술이 되겠습니다. 그래서 나노 소재를 가지고 CNNM에서 개발된 Mechatronics기술을 이용하여 소자와 시스템을 만드는 기술이라고 말씀드릴 수 있고, 소재로 부터 소자와 시스템을 만드는 기술 중 Nanoimprint Lithograpy라는 기술이 있습니다.  좀더 설명을 드리면 파란색으로 표시된 고분자나 글래스 또는 실리콘의 모재(500마이크론)가 있고, 그위에 폴리머층, 그 위에 패턴을 하려는 폴리머 레지스트라는것을 웨이퍼위에 도포를 하고, 스탬프(도장)을 쭉 내려면 폴리머를 채우고, 채워진 폴리머를 극자외선이나 열이나 온도를 가해 경화를 시키고, 스탬프를 제거하면 원하는 패턴이 얻어지는 공정이 Nanoimprint Lithograpy 공정이라고 할수 있습니다. 주의해서 보실것은 여기서 사이즈가 100~30nm라는 크기라는것입니다.  이런 공정을 하면서 이렇게 뜯겨져 나가거나 엿가락처럼 쭉 잡아당겨지는 현상이 발생할 수 있습니다. 이것은 레진의 강도가 충분하지 못해서 끊어지거나 변형이 되어서 강성이 충분히 확보되지 못했다. 그래서 작은 30nm 스케일에서 강도와 강성을 측정 하는기술이 필요하다고 말씀드릴 수 있겠고, 폴리머에 뭔가 채울려고 하다 보면 그사이에서 마찰력이 생기기는데, 마찰특성이 중요한 물성이 되겠다고 하겠습니다. 이러한 공정을 잘 해내려면  물성을 잘 측정하고 그 기반위에서 공정이 최적화 될 수 있습니다. 작은 스케일에 기계적 물성은 시험편 크기나 공정조건에 따라서 그 물성이 달라집니다. 예를 들면 PECVD라는 공정으로 만든 실로콘 탄성계수는 80Gpa 정도 되고,  또 다른 공정에서 실리콘 100GPa이 넘고 또 다른 공정에는 실리콘 나이트 나이브 240킬로 GPa 정도 됩니다.  똑같은 CVD로 만든 공정조건에 따라서 80~240Gpa까지 공정 조건에 따라서 특성이 변한다는것을 알 수 있습니다.  참고로 보통 알루미늄합금의 탄성개수가 대략 70GPa이고, 구조용 강스틸의 일렉트릭 모듈어스는 210GPa이고 알루미늄합급과 스틸 차이만큼의 똑같은 소재에 대해서도 물성의 차이가 날수 있습니다. 그래서 공정조건에 따라서 달라지기 때문에 나노물성을 정확하게 파악해야 공정을 최적화하고 우리가 원하는 패턴을 만들어 낼 수 있다고 하겠습니다.

    공정에서서 기계적 측정에 대해서 요약해서 설명을 드리면, 나노 크기의 시험편에 대해서 물성을 측정하고 - 측정방법이 표준화 되어 있지 않아 다양한 방법으로 측정- 시험방법이나 절차와 장비를 개발하는 기술이라고 할수 있으며, 저희가 만든 기술은 국제표준을 제안하고  시험장치를 상용화 하는 쪽으로 연구를 수행하고 있습니다. 특별히 기계적 물성을 측정하는 방법은 보시는 바와 같이 다양하게 진행되고 있습니다. 나중에 자세히 설명을 드리도록 하겠습니다.

     

    3. 최근 10nm 급 나노 측정 원천기술과 국제표준화로 2010년 기계연을 빛낸 최우수 연구상을 수상하셨는데, 나노 측정 원천기술이란 무엇을 말하는 것인지 궁금합니다.

    저희연구과제에서는 크게 5개의 연구 분야를 진행되고 있고,  Sub 30nm급 패턴의 형상을 측정하는 기술, 30nm급 기계적 물성을 측정하는 기술, 나노소재의 복합물의 측정기술, 측정/해석을 연계해서 측정 정밀도를 높이는 기술, 그리고 앞에서 개발된 기술을 이용해서 국제표준으로 제안하는 연구분야로 나눠어져 있습니다.  각각의 대표적인 기술에 대해서 설명을 드리겠습니다.  

    박막의 기계적 물성측정 기술입니다. 보시는 그림은 물성을 측정하기 위한 시험 장치가 되겠고, 여기 노란 부분이 박막의 기계적인 전기적 물성을 동시에 측정할 수 있는 시험편입니다 . 이때 박박의 두께는 100nm에서부터 그 이하입니다. 우리 연구실에서 개발한 변형률을 잘 제어할수 있는 기술이 있습니다.  보시는 바와 같이 변형률을 일정하게 제어하고 스트레스와 저항변화를 측정해서 그것으로 부터 저항변화와 스트레스 관계를 구할 수 있습니다.  오른쪽에 보시는 유연하고 고성능의  전자부품의 신뢰성을 향상하는데 이런 기술을 사용할수 있습니다. 여기서 원천기술이란 실시간으로 변형률을 제어하는것이 되겠습니다.  

    전문가가 실험해도 10시간. 숙련된연구원이 해도 2시간 정도 걸려야 실험이 셋업되고, 데이타를 얻는 어려움이 있었습니다. 저희 연구실의 띠굽힘 시험기술을 이용하면 실험시간을 단축시키고 비교적 정확한 테이타를 얻을 수 있습니다. 이런 시험기술을 개발해서 국제표준으로 추진하였고, 올해 3월에 국제표준(IEC: 62047-8)으로 되었습니다. 누구든지 박막을 물성을 실험하기 위해서는 이 방법과 절차를 따라야 하는 국제표준으로 제정되었습니다. 그림은 시험기와 시험편이고, 노란 시험편이 수평으로 되어 있다가 하중을 줘서 가해지는 하중과 변형을 측정해서 그것으로 부터 기계적인 물성을 측정하는 방법이 되겠습니다. 요기 보시면 두께가 1μm인 시험편에 Stress와 Strain 관계를 구한 그림을 보실 수 있고 두께가 500nm, 200nm, 50nm인 시험편에 대해 Stress와 Strain을 구한 결과가 되겠습니다.  보시면 1μm이면 200MPa, 50nm면 인장강도가 250MPa, 200nm가 되면 인장강도가 400MPa정도 됩니다. 두께가 얇아질수로 인장강도가 증가하는 것을 경향을 볼수 있고, 두께가 특별히 50nm경우 인장강도가 약850MPa까지 올라갑니다.  일반적으로 금의 인장강도가 110MPa입니다. 그렇다면 크기가 작아지면 이런 특성을 가지고 있어서 이것을 잘 이용하면 좋은 유익한 물건을 만들수 있으며 이것도 나노연구의 목적중 하나라고 할수 있습니다.  이 시험방법에서 쉽고 간편하게 데이타를 비교적 정확한 테이타를 얻을 수 있는 원천 기술을 가지고 있다라고 하겠습니다.

    또 다른 원천기술을 설명 드리겠습니다. 보시는 바와 같이 비대칭 형태의 탐침을 이용해서 박막을 물성을 구하는 실험을 진행중입니다. 이 경우 축을 중심으로 해서 회전하기 때문에 원하지않는 운동이 생겨서 비교적 부정확한은 데이타가 생깁니다.  이 경우 압입한 축에 대칭인 그림과 같은 구조물을 만들어서 실험을 한다면 비교적 정확한 데이타을 얻을수 있습니다. 이런 아이디어를 가지고 국내외 특허를 가지고 등록하고 출현해서 기술을 개발했습니다. 이러한 탐침을 만들어서 상용 장비에 부착해서 실험할 결과을 보여주고있습니다. 보통사람들이 생각하는 비대칭 형태보다 탐침을 이용하는 대신 대칭형 탐침을 이용했다. 그리고  이 기술은 원천성을 인정받아서 미국 일본등에 특허가 등록된 실적이 있습니다.  

    지금까지는 두꺼운 박막에 대해서 설명을 드렸습니다. 박막이 더 얇아 질경우 20nm이하일 경우 어떻게 측정할까 고민을 많이 했습니다. 그런경우에는 아주 쉬운 방법으로 신축성이 있는 폴리머를   인장을 해서 쭉 당겨놓고 그 위 얇은 막을 올려 놓고 폴리머를 놓으면 주름이 생깁니다. 주름의 파장을 잘 측정하면 파장으로 부터 박막의 기계적 물성을 측정하는 방법입니다.  직접적으로 하중을 주지 않고 간접적인 방법을 이용해서 아주 얇은 박막의 물성을 측정하는 기술을 개발했습니다.  또 하나는 이것은 기타줄을 튜닝을 할때 장력을 조절하면 음색이 변하는 것을 알수 있습니다. 음색이 변한다는 것은 고유진동수와 응력, 장력과의 관계가 있다.  장력을 직접 측정하는 대신 고유진동수를 측정해서 그것으로부터 응력을 측정하는 기술을 개발했습니다. 이 실험장치를 Electrostatic resonance System이라고 했습니다. 정전기력을 이용해서 resonance를 공진을 시키고 공진 주파수를 측정해서 나노 구조물의 물성을 측정하는 기술이 되겠습니다.


    4. 원천기술이라는 용어자체는 상당히 큰 파급효과를 의미하는 걸로 알고 있는데, 박사님께서 생각하시는 나노측정기술의 파급효과는 무엇인가요?

    원천기술을 정의하기란 매우 어렵습니다. 저도  원천기술이 무엇인지 고민을 굉장히 많이 했는데 아직도 정확하게 정의하기 어려운 부분이 있습니다.  KISTEP에서 2010년에 발표한 자료를 보면 원천기술은  1)원천기술을 제품, 공정개발에 필요한 독창적 기술이다.  2)지속적으로 부가가치를 창출해야 한다. 3)다양한 기술분야에 적용이 가능한 기술이다. 그리고 저는 길목 기술이다 라고 정의 내리고 있습니다.  여기서 길목 기술이란 어떤 제품을 구현하기 위해서는 반드시 그 길목을 지나가야 하는것 처럼, 이 기술을 확보해야지만 이 제품을 만들수 있는 기술이다라고 표현을 했습니다. 저희에게도 이러한 길목 기술이 있어서 세크론, 알앤비, JML 등에 기술이전을 한 실적이 있고요.  실제적으로 기술 경제적 파급효과가 높은 기술입니다. 

    그 특징으로 독창성과 핵심성, 혁신성이 있습니다. 독창성은 선행특허가 거의 존재하지 않고 다른 기술에 의존하지 않는 신규성이 있어야 된다 그렇게 정의하고 있고, 또 하나는 핵심성, 그리고 혁신성입니다. 다수의 응용기술을 만들어 낼 수 있는 생산성이 있다.  최근에는 와해성이라도 다시 표현하는데 이것은 다른 기술과도 다르게 기존의 생각했던 틀을 무너뜨려버리고 새로운 가치를 창출할 수 있는 기술이다라고도 표현을 할 수 있겠습니다.  그러므로 나노 측정기술의 파급효과는 크게 측정 원천기술을 조기 확보해서 국제 표준 주도를 할 수 있다.  최적 공정 조건 결정에 기여해서 실제로 이런 부분이 굉장히 민감한 부분이 되겠습니다만 선진 외국에 측정 기술을 의뢰하려면 우리가 무엇을 측정하는 지를 자세히 설명해야 함으로 기술 누출이 우려가 되기에 그런 것들이 자립이 된다면 우리 국산 기술을 보호할 수 있습니다.  그런의미에서 큰 의미를 가질 수 있으며 또 하나는 나노 측정 장비의 국산화를 선도 할 수 있다.  그 기술을 좀 더 응용을 한다면 나노 공정하는 과정에서 잘 진행되고 있는지 모니터링 할 수 있으며,  궁극적으로는 여러가지 측정 기술을 개발 하여 나노 스케일 박막 물성을 데이터 베이스를 구축을 하고 이 데이터 베이스를 이용해서 나노 구조물을 해석하고 설계하는 정밀도를 향상하는 쪽으로 생각하고 있습니다.  현재 물성 데이터 베이스를 구축해서 웹 버전으로 완성이 되어서 시일이 조금만 더 지나면 누구든지 거기에 접속해서 나노스케일 물성이 스케일에 따라서 혹은 공정 조건에 따라서 급격하게 변화하는 물성을 어느정도 비교적 정확한 값으로 얻을 수 있게다고 말할 수 있겠습니다.
     

     

     

    5. 기술의 개발도 중요하지만 나노측정기술이 국제표준화로서 인정받기 위해서는 많은 행정적인 노력도 동반 되어야 할 거 같습니다. 국제 표준화를 받기 위한 현재까지의 진행사항와 애로점은 무엇인가요? 

    말씀 드린바와 같이 저희가 개발한 기술을 이용해서 국제전기위원회(IEC)의 기술위원회(TC47) SC47F(마이크로전자기계시스템)에서 제가 개발한 기술을 국제표준으로 제안하고 그리고 표준에서는 주도권을 확보하고 있다. 그렇게 함으로써 유연전자, 나노 소자 분야 측정 장비 시장을 선점하는 효과를 기대할 수 있습니다.

    아래의 표는 현재 저와 저희 연구팀에서 제안한 기술과 현재 상태를 보여드리고 있습니다. 맨 위에 보시는게 띠굽힘시험법을 이용해서 박막에 인장물성을 측정하는 방법입니다. 이것은 현재 IEC 62047-8이라는 이름으로 올 3월 국제표준으로 발간된 기술입니다. 두번째는 Micro-pillar를 이용해서 압축시험으로 해서 MEMS소재의 압축특성을 구하는 기술이 되겠습니다. 현재 이것은 기술적 검토가 끝나서 조만간 국제 표준으로 발간될 것으로 기대하고 있습니다. 세번째는 박막에서 중요한 물성중의 하나인 열팽창을 측정하는 그런 시험방법이 되겠습니다. 저희가 개발한 독특한 시험방법을 제안을 했고 현재 위원회에서 논의를 하고 있어 조만간 위원회의 투표로 국제표준으로 결정될지 여부를 판정하는 그런 상태에 있습니다. 마지막으로 팽출 시험(Bulge Test, 膨出試驗)라는 압력으로 풍선을 부풀리는 것과 같이 박막에 물성을 측정하는 기술이 되겠습니다. 이것은 현재 새로운 proposal로 승인이 되어 위원회에서 논의가 되고 있고, 4가지 국제표준이 현재 발간이 되거나 진행이 되고있고, 2가지는 국제표준으로 제출하려는 단계에 있습니다.

    국제표준을 제안하기 위해서는 오른쪽에 보시는 것과 같이 제안단계와 준비단계, 위원회단계, 질의단계를 걸쳐 승인되고 발간되는 그런 절차를 걸쳐야되는데 처음부터 여기까지 오는데 대략 3년에서 5년정도가 걸리는 절차가 되겠습니다. 이러한 국제표준 활동은 개인적으로 2003년정도부터 시작하여 약 8-9년정도의 경력이 있는데 이것은 일종의 기술외교다라고 정의를 하겠습니다. 예로 들면 한국을 대표하는 기술외교관으로서 세계 각국의 인적 네트워크가 굉장히 중요하고 그리고 더불어 전문성을 인정받아서 서로 상대방의 이야기를 경청하고 타협안을 만들고 하는 그런 과정이 되겠습니다. 특별히 우리나라의 기술을 보호해야되고 그리고 국제표준규격을 제정하는 두가지 사이에서 균형적인 밸런스을 잘 유지해야한는 것이 국제표준활동이라고 생각을 하고, 저같은 경우에는 스스로 행운아라고 생각하는것은  21세기 프론티어사업 덕분입니다. 나노메카트로닉스기술개발사업단을 통해서 교과부에서 약 10년정도 과제를 지원을 받을 수 있어서 기술이 개발이 됐고 개발된 기술을 이용해서 지식경제부 기술표준원의 적극적인 후원으로  IEC에 국제표준을 주도할 수 있었다라고 말씀드릴 수 있습니다.    분야별로 국제표준전문가를 양성해서 우리나라에서도 일종의 기술외교를  담당할 수 있는 그런 전문가가 많이 나오면 좋겠다라는 바램이 있습니다.

     

    6. 또한 박사님께서 그래핀(Graphene) 점착제어기술을 세계 최초로 개발하는데 성공했다고 하는데, 이에 대한 소개를 부탁드립니다. 

    언론에 잘 홍보가 된 것처럼 최근의 그래핀(Graphene)이 작년에 노벨상을 받으면서 굉장히 각광을 받는 소재로 대두되고 있습니다. 보시는 것과 같이 이렇게 2차원적 구조를 갖는 것이 그래핀이라고 생각하시고 그것이 쭉 모여서 3차원이 된다면 우리가 잘 아는 흑연. 연필심이라고 생각하시면 됩니다. 이것을 둘둘 말면 카본나노튜브(carbon nano tube)가 될 것이고, 이것이 이렇게 되면 buckyball 형태가 됩니다.  그래서 그래핀은 모든 Graphites 물질의 어머니다라고 표현을 할 수가 있습니다.  잘 아시는 것처럼 연필로 무엇을 쓰시면 마찰저항이 굉장히 적고 잘 미끄러지는 것을 느낄수 있을 것 같습니다. 그것이 연구의 계기가 되었습니다. 같이 일하는 연구원 중에 한분이 그런 생각을 해서 그래핀은 점착제어 물질로 쓸수 있지 않을까라는 아이디어를 내었습니다. 그래핀으로 점착제어 물질로 쓰는 그런 연구를 2년전부터 수행을 하였습니다. 보시는 것과 같이 그래핀 두께는 대략 한층이 0.3nm정도 되는 굉장히 얇은 층을 가지고 있고 여러가지 좋은 특성들을 가지고 있어서 꿈의 소재라고 표현을 하는데 특별히 이런쪽으로 많이 응용할 수 있습니다.

     그래핀은 Electrical devices나 Sensors나 아니면 투명전극 등에 많이 이용할 가능성이 있는데 저희 팀에서는 그것보다는 그래핀을 점착제어로 쓸 수 있을지 않을까라는 주목을 했습니다. 다시 나노 프린트 과정을 보여드리는데 이 과정 중에서 여기 보시는게 스탬프이고 여기가 약간 레진이라고 설명을 드렸는데 스탬프하고 레진사이에서는 점착력이 굉장히 약해야 됩니다. 그래서 그것을 약하게 제어하는 그런 기술 중에서 여기 보시는 것과 같은 SAM( self-assembled monolayer)를 이용하는 방법이 있을 것이고 DLC( Diamond-like carbon)이라는 물질을 이용하는 기법이 있습니다. 그런데 저희 연구팀에서는 거기다가 그래핀을 이용하면 이 두개 못지 않게 좋은 성능을 가질 수 있지않을까라고 생각을 해서 스탬프에다가 그래핀을 입혀서 점착제어를 하는 그런 생각을 했습니다. 작은 세계에서 굉장히 표면에서의 점착물질이 중요한데, 그런 세계에서 윤활제(lubricant)로 잘 쓸 수 있을지 않을까해서  열심히 연구를 하고 특성을 알아 볼 수 있는 이런 Microtribometer라는 시험기를 자체 제작을 해서 그래핀의 특성을 살폈습니다. 물론 이 연구를 하는데는 융합연구가 필요해서 그래핀을 만드는 일은 신소재쪽에서 하고, 저희는 특성평가를 하고 표면처리를 바꾸는 등의 그런 연구들을 수행을 해서 결과적으로는 보시는 것과 같이 마찰계수가 일반적인 실리콘 옥사이드에 비해서 보통 이론적으로 알려진 0.1보다도 훨씬 낮은 수치를 얻는데 성공을 했습니다. 이런 그래핀을 이용한다면 점착제어를 잘 이용해서 스탬프와 레진사이의 파손이 발생하는 것을 충분히 방지할수 있고 응용 할 수 있다라고 생각이 듭니다.


    7. 최근 나노기술이 한국에서 상당한 붐을 일으킨 적이 있으나, 인기에 비해 아직 성과가 미비하다고 생각합니다만, 박사님이 생각하시는 한국에서의 나노기술의 문제점과 개발방향, 그리고 외국과 비교하면 어떠한지 의견을 듣고 싶습니다.

    제가 한국, 미국, 일본의 나노기술전략을 가지고 설명을 드리겠습니다.  이 자료는 한림원에서 2009년 4월에 나노정책동행연구보고서에서 발표한 자료를 발췌를 했습니다.   한국에서는 나노기술종합발전 계획이라는 법을 2001년 7월에 발효를 해서 5년단위로 갱신을 하면서 법에 근거를 해서 기술전략을 개발하고 있고 미국은 2000년 1월입니다. 우리나라보다 조금 더 빨리해서 NNI라는 국가나노기술전략이라는 전략을 이용해서 나노기술을 개발하고 있습니다. 일본에서는 나노기술 재료분야 추진전략이라는 기본 계획을 가지고 2001년 9월부터 나노분야에 대해서 열심히 연구를 하고 있는데 1기가 지나고 2기가 지나서 여러가지 상황이 변화가 되어서 현재로는 상용화쪽에 많이 추진을 하고 있는 공통적인 성격이 있습니다. 사실 우리나라도 다른 기술에 비해서 미국이나 일본에 비해서 상당히 빨리 시작한 분야입니다. 우리나라에서는 주로 교과부나 산자부 등 정부부처에서 정부출연과 학교를 중심으로 연구가 수행이 되고 있고, 미국도 마찬가지로 연구재단이나 국방성, 에너지성등에서 여러가지 연구를 수행하고 있습니다. 일본도 문부성이나 경제산업성 중심으로해서 나노에 대한 연구가 수행되고 있는데  실제로 그렇더라도 나노에 대한 절대적인 예산액으로 보면 그렇게 많은 편은 아닙니다. 예로 들면 미국의 13억달러, 일본의 10억달러에 비교한다면 우리나라의 경우에는 2억 8천만달러로 미국과 일본의 1/8에서 1/10수준의 연구비가 투입이 되고 있는 형태입니다.

    말씀드린것과 같이 국내에서는 원천기술과 인프라 구축 위주의 초기연구를 지나서 현재는 응용기술과 산업화에 조금 더 추진하는 쪽으로 정책이 진행되고 있고 크게 소재분야, 소자분야, 바이오분야 그리고 공정/측정/장비분야, 환경/에너지분야 이렇게 5가지로 분야를 나누어 각 분야에 대해서 균형있게 투자를 하면서 기술를 발전시키고 있습니다. 특별히 최근에는 산업화와 더불어서 안전성 문제도 크게 대두되고 있습니다. 그래서 안전성에 대한 연구도 우리나라에서도 5~6년전부터 안전성에 대한 연구가 시작되었습니다. 외국도 크게 별반 다르지 않습니다. 에너지나 환경 문제 분야에 집중을 하고 있고 유럽같은 경우에는 특별히 연구성과를 기술이전하는 산업화쪽으로 집중한다라고 표현할수 있겠습니다.

    그리고 사회적으로 공감대를 일으키는 일도 중요한데  특별히 미국같은 경우에는 국방분야에 굉장히 집중해서 투자를 하고 있고 우리나라의 경우에도 특수목적으로 산업화가 되는거 같습니다만 아직 일반에 대중적으로 발표가 되거나 그러지 못하고 있는 실정입니다.



    8. 앞으로 박사님께서 생각하시는 나노기술이 연구 방향은?

    개발은 제가 보기에는 앞으로는 산업화가 키워드들 중 하나다라고  말씀드릴 수 있습니다. 여전히 원천기술도 더불어 개발되어야 됩니다. 그러니까 원천기술과 더불어 산업화가 진행되어야 한다고  말씀드릴 수 있고, 그 다음에  나노물질이 안전한지에 대한 평가를 하는 안전성문제도 크게 대두가 될 수가 있습니다. 그리고 일반국민들의 인식도 제고 등의 분야에 있어서 정부차원에서 큰 지원이 있을것으로 예상이 되고, 또 하나는 나노분야의 기술 특성상 학제간 융합이 굉장히 중요합니다. 그래서 학문간의 융합을 통해서 그리고 산학연 연계를 통해서 명목상의 연계가 아니고 실질적인 연계를 통해야지 나노기술의 산업화가 충분히 추진될 수 있다라고 생각됩니다.  산업화가 추진이 예상되지만 실제로는 원천기술개발도 더불어 중요하게 몫을 가지고 가야된다라고 말씀드릴 수 있고 그 중 중요한 프로그램 하나가- 아마 올해부터 추진이 예상됩니다만- 나노융합 2020이라는 프로그램에서 상용화에 대한 나노기술 개발이 활발히 추진될것으로 생각됩니다. 이러한 기술을 바탕으로해서 나노기술의 표준화 등을 포함한 국제협력활동 강화가 대응된다라고 말씀드릴 수 있습니다. 물론 나노기술 표준화를 위해서 여러분들이 활동을 하고 계십니다만 조금 더 강화해서 우리나라가 국제표준을 선점하고 대응할 수 있는 그런 활동이 더 필요할것으로 예상됩니다.

     

    9. 마지막으로 METRIC 회원들이나 기계공학을 하는 학생들에게 한마디 부탁드립니다.

    저도 사실 기계공학을 한 사람으로서 나노쪽에 일을 하면서 여러가지 공부를 해야되는 부분이 있습니다. 기계공학을 하면서 옛날 대학교때 배웠던 물리학책, 생물학책, 화학책을 다시 꺼내서 공부하고 그러고 있습니다만 공학이 뭔가를 잘 생각을 해볼 필요가 있을 것 같습니다. 공학이라는 것은 인간사회가 필요로 하는 또는 욕구하는 그런 유형, 무형의 것을 구현 생산하는 학문이다. 그게 공학이라고,. 물론 다르게 정의할수 있습니다만은 저는 이것을 굉장히 좋아하는데 그래서 특별히 강조할 것은 유형 뿐만 아니라 무형의 것도 구현하고 생산하는 것이 공학이다.

    그리고 공학의 첫번째 목적은 필요로 하는 것을 실제로 구현하는 것. 이것을 잘 생각해보면 기계공학의 역할이 굉장히 클 수 있다라고 말할수 있습니다.  인간이 필요로 하는 신산업 창출이 가능할 걸로 저는 생각합니다. 거기에 나노기술을 접목을 해서 나노기술에 기반한 기계공학도로서의 적극적인 참여가 기대된다라고 말씀드릴 수 있고  조금 더 자세히 설명을 드리도록 하겠습니다. 앞에서 말씀드린 것처럼 나노미터에서는 크기가 작은 것도 중요하지만 작아짐으로써 특성이 바뀌고 그 달라지는 특성을 이용한다라는 것이 굉장히 중요합니다.  
    여기 보시는 그림이 이소연씨 우주훈련할 때 찍었던 사진인데 그때 무슨 기사가 났었나하면은 스트레스를 받으면 머리인장 강도가 감소한다라는 기사가 났었습니다. 직접적인 관련은 없지만 제가 한 수 백명되는 사람의 한국사람의 머리카락을 뽑아서 직경을 재고 직경이 한국사람들은 대략 401μm에서부터 대략 최고 높은 사람은 1601μm이고 아마 보시는 것과 같이 801μm에서 1001μm정도, 0.1mm정도 되는 두께를 가지고 있습니다. 보시면 y축은 머리카락의 인장강도인데 직경이 감소할수록 인장강도가 증가한다라는 그런 경향을 볼 수가 있습니다. 즉 크기가 달라지면 특성이 변한다라고 말씀드릴 수 있고 그래서 나노미터에서는 물성과 거동이 달라진다라고 정리를 해드릴수가 있습니다. 이렇게 달라지는 성질을 이용해서 뭔가를 잘 개발할수 있고, 소형화할 수도 있고, 경량화할 수도 있고 또 저비용화할 수도 있다라고 할 수 있습니다. 이런 특징을 잘 이용하면 한계를 극복할 수 있는 기술을 개발할 수있고 그것으로부터 신산업을 창출할 수 있다. 그리고 감히 말씀드리면 새로운 산업혁명을 일으킬 수도 있지 않을까라고 좋은 점을 부각해서 그렇게 말씀드릴 수 있습니다. 기계공학도로서 수율과 내구성과 계층구조와 자가치료라는 이러한 문제를 해결하는데 크게 기여할 수있다라고 생각을 해서 나노쪽에서 새로운 산업을 창출할때 기계공학도가 할일이 굉장히 많다라고 말씀드릴 수가 있겠습니다.

    다시 정리하면, 나노라는 분야는 크기가 작은 특징이 있고 그것만 가지고는 사실 좋은 테마가 되지 않습니다.  크기가 작은 점을 이용하면은 집적화를 할 수 있고 작아지는 점에서 성질이 달라지면서 고성능화 하는 쪽으로 유도할수 있다. 그래서 이런 크기와 성질을 측정하는 기술이 굉장히 중요하다라고 말씀드릴 수 있으며, 이 부분은 기계와 물리가 종합된 그런 분야가 될수 있습니다. 이런 기술을 통해서 기술의 한계를 극복할 수 있고 최근에 대두되고 있는 에너지, 환경문제에 큰시장이 형성될 것이고 거기에 나노기술이 크게 기여할거다라고 생각이 됩니다. 끝으로 국내외 아주 많은 연구자들이 이런 나노기술연구를 위해서 그리고 그 연구를 통해서 삶의 질을 향상시키려고 또 여러가지 노력을 경주하고 있고, 저는 나노기술이 새로운 기회의 세상을 여는 도구다라고 그렇게 결론을 내서 말씀드릴 수가 있겠습니다.


    * 인터뷰 진행: 정민경 리포터
    * 촬영 및 편집 : 박수진 (     sujin@metric.or.kr )

     

    관련 자료

μ ũ

 
ǥ
10
 9
 8
 7
 6
 5
 4
 3
 2
 1
ۼ

ٷΰ޴