9.11테러나 이라크전쟁 이후 세계 각 지역에서 화학신경제 및 폭발물을 이용한 테러가 일어나고 있어 이를 방지하기 위한 화학신경제나 폭발물을 현지에서 즉시 찾아 낼 수 있는 장비를 개발하는 것이 매우 시급한 상황이자 세계적인 요구사항으로 떠오르고 있다. 미국의 경우 초극미량의 화학신경제나 폭발물을 즉시 탐지할 수 있는 새로운 센서 개발에 주력, 이미 미국은 자국 방위보안 시스템에서 필수적인 분야로 집중 투자하여 발전시키고 있다.
그러나 현재 국내에는 화학신경제 및 폭발물 탐지에 관한 연구는 극히 미진하고 리모트 컨트롤을 이용한 화학신경제 탐지는 아직 개발되지 않았으며 국내의 폭발물 탐지에 관한 장비는 전량 수입되고 있는 실정이다.
| |  | |
| ▲ 손홍래 교수를 중심으로 설립된 조선대학교 광 나노소재 연구실은 우수한 인력을 통해 지난 2003년부터 현재까지 다수의 지속적인 국책연구 프로젝트를 수행함으로써 연구개발에 박차를 가하며 기술력을 쌓아오고 있다. |
초극미량 물질 감지 실리콘 나노센서 개발
지난 2003년 손홍래 교수를 중심으로 설립된 조선대학교 광 나노소재 연구실(http://pnl.dnip.net/손홍래 교수/이하 광 나노소재 연구실)은 새로운 형태의 실리콘 나노와이어 및 다공성 실리콘 칩을 이용하여 폭발물이나 화학신경제를 탐지할 수 있는 센서를 개발하는 것을 목표로 다양한 연구 및 상품 개발을 하고 있다. 화학신경제나 폭발물 탐지에 사용되는 물질인 광 발광성 실리콘 나노와이어나 다공성 실리콘 칩은 손홍래 교수가 미국에서부터 연구한 신소재로 개발 당시 미국 신문 및 방송에 소개되었으며 현재 미국에서 상당수의 논문을 발표하고 특허를 등록 및 출원 중이다.
이미 학술진흥재단 및 한국과학재단의 다양한 사업에 참여한 광 나노소재 연구실은 지난 2004년 7월부터 2007년 6월까지 산업자원부에서 주관하는 지역혁신인력양성사업을 ‘광반도체 센서 개발’이라는 과제명으로 수행한 바 있으며 현재 지난 2008년 9월부터 교육과학부에서 주관하는 지역혁신인력양성사업을 ‘기능성 실리콘 화합물 이용한 바이오센서의 개발’이라는 과제명으로 수행 중에 있다.
“나노소재의 경우 저분자 유기형광감지체 보다 안정하고 광학적 특성 또한 매우 우수하기 때문에 나노소재를 이용한 감지분야가 매우 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 특히 금속이나 반도체 나노입자에 대한 연구와 그들의 응용분야에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으나 생체에 가장 안정한 실리콘을 바탕으로 한 센서의 개발은 가장 이상적이라고 할 수 있습니다.”
현재 실리콘을 기초로 하는 유기 및 무기 나노소재의 합성 및 이들의 응용에 대한 연구를 수행하고 있는 광 나노소재 연구실은 유기금속고분자 나노입자 및 나노응집체들을 이용하여 폭발물의 구성성분인 TNT(trinitrotoluene)를 탐지하는데 성공하며 기술력을 인정받았다. 또 반도체 재료로 사용되는 단결정 실리콘 웨이퍼를 전기화학적으로 식각하여 그로부터 얻어지는 다공성 실리콘의 광학적 특성을 이용한 센서를 개발한 광 나노소재 연구실은 이러한 다공성 실리콘을 이용하여 현재 화학신경제를 100 ppt (part per trillion) 이하의 농도를 감지하고 생물분자인 면역단백질 Avidin또는 Streptavidin을 20 pmol (10-12mol)까지 감지하는데 성공했다.
손홍래 교수는 “현재는 폭발물과 화학신경제를 탐지하는 센서 칩 개발은 완성단계에 있습니다. 더 나아가 바이오센서 칩 연구개발으로도 연구 영역을 확장하고 있습니다”라고 말했다.
화학신경제 및 폭발물 탐지센서와 같은 토픽은 미국에서 발생한 불특정 다수를 겨냥한 테러와의 전쟁뿐 아니라, 동남아시아에서도 필수적인 사업으로 선진국에 비해 핵심기술 및 지적 재산권 선점과 아이템의 상품화를 위해 특히 필수적으로 개발되어야 할 사업으로 여겨진다. 이 사업은 미국에서부터 연구한 핵심기술로서 전 세계 선진국들의 핵심 사업인 나노 테크놀로지를 근거로 현재 국내에는 존재하지 않은 사업을 사업화 하는 것을 목표로 한 만큼 이 사업이 상품화에 성공 시 국내의 수요는 물론 동남아 및 미국, 아랍권 국가 등 전 세계에 수출이 예상된다.
| |  | |
| ▲ 손홍래 교수는 광 발광성 실리콘 나노와이어나 다공성 실리콘 칩을 개발, 현재 미국에서 상당수의 논문을 발표하고 특허를 등록 및 출춴중에 있다. |
피코테크, 국방신기술 소개회에서 기술성 발표 및 시연
지난 2003년 8월부터 조선대학교 창업보육센터에 광반도체 센서용 소자를 개발하는 피코테크를 창업, 광 나노소재 연구실에서 수행한 여러 가지 결과를 토대로 2005년에는 중소기업청이 주관하는 기술혁신개발사업에 채택이 되어 사업을 수행하고 폭발물 및 화학신경제를 탐지하는 센서 디바이스 시작품을 만들었다. 현재도 중소기업청 사업의 일환으로 ‘폭발물 및 화학신경제 탐지용 센서소자의 개발’이라는 과제명으로 BI 공동기업기술개발사업을 (주)퓨처테크와 공동으로 수행하고 있다.
특히 피코테크는 손홍래 교수의 창업회사로 방위사업청에서 주관하는 2008년 제 3회 국방 신기술 소개회에 참가하여 폭발물 및 화학신경제 탐지센서 칩 및 시작품을 소개·전시하여 많은 관계자들로부터 관심과 그 기술성을 인정받은바 있다. 또한 이 소개회를 통해 현재 방위사업청 주관 신개념기술시범사업 (ACTD:Advenced concept Technology Demonstration)의 후보로 등록되는 등 광 나노소재 연구실에서 보유한 기술의 기술성 및 사업성을 인정받고 있다.
이러한 사업성과를 가져올 수 있었던 데에는 무엇보다 참여연구원으로 되어 있는 대학원생들의 연구능력이 여느 다른 대학원생들보다 뛰어나기 때문이다. “많은 석·박사과정 연구원들이 실리콘 나노센서 소재의 연구·개발을 통해 학문과 실험적 능력 및 경험을 터득하고 있습니다. 우수한 인재가 많아 다수가 국가 장학생으로 선발 됐으며 특히 장승현 박사과정정생의 경우 박사과정 동안 국제 전문학술지(SCI) 및 국내 전문학술지에 15편의 연구논문을 게재했고 현재는 국제 전문학술지 5편이 심사 중에 있으며 국내 특허 3건을 등록 및 출원했습니다.”
이처럼 우수한 인력을 통해 지난 2003년부터 현재까지 다수의 지속적인 국책연구 프로젝트를 수행함으로써 연구개발에 박차를 가하며 기술력을 쌓아온 광 나노소재 연구실은 앞으로 기업체에서 원하는 전문인력 양성·배출은 물론, 국책 사업의 하나인 나노과학을 사업화하여 광주의 핵심 정책인 광산업 육성 정책과도 잘 부합되어 국가의 경제와 과학기술 및 국가 방위보안산업 발전에 큰 기여를 할 것으로 기대를 모으고 있다.
| 조선대학교 나노소재연구실 손홍래 교수 | | ■ 1992 ~ 1997 University of Wisconsin-Madison, Chemistry, (Ph. D.)
Supervisor : Prof. Robert West
■ 1997 ~ 1998 University of Wisconsin-Madison, Chemistry, (Post Doc.)
■ 1998 ~ 2003 University of California-San Diego, Chemistry, (Research Chemist)
■ 2003 ~ 현재 조선대학교 화학과 교수
■ 2003 ~ 현재 피코테크 대표
■ 2003 ~ 현재 대한화학회 종신회원
■ 2004 ~ 2005 대한화학회 광주ㆍ전남지부 간사
■ 2004 ~ 2005 광주광역시 과학전람회 심사위원
■ 2004 ~ 2006 조선대학교 기초과학연구소 운영위원
■ 2006 ~ 2007 대한화학회 무기화학분과 간사
■ 2006 ~ 2008 한국기초과학지원연구원 광주센터 운영위원
■ 2006 ~ 2008 조선대학교 공동기기센터 전기화학분석실장
■ 2006 ~ 2008 조선대학교 기초과학연구소 간사
■ 2008 ~ 현재 한국센서학회 편집위원
■ 2008 ~ 현재 조선대학교 기초과학연구원 사무국장 | |
