주목받는 나노 패터닝 기술개발 본격화

고분자 등 비 실리콘 소재에 대한 마이크로 및 나노스케일의 패터닝 기술은 세계적으로 주목받고 있는 분야이긴 하지만 기존의 마이크로 및 나노기술로는 고분자 등 soft 소재에 가공이 어렵다는 단점을 가지고 있다. 또한 기존의 가공라인은 고가인데다가 복잡하기 때문에 고분자 소재 사용의 장점인 융통성과 저렴한 가격의 의미까지 상실시키고 있다.
이에 넓은 면적 패터닝이 가능(bulk 나노공정을 위해서는 cm2 또는 m2 까지)하고 기존 실리콘 패터닝 보다 훨씬 저렴한 가격에 신뢰성이 높일 수 있고 재료의 radiation 특성과 무관하게 여러 고분자 물질에 직접 패터닝 가능한 새로운 나노 패터닝 기술이 요구되고 있다. 이러한 새로운 기술이 개발되면 고분자 등 Soft 소재에 대한 Self-organization 또는 Self-assembly를 이용한 기술 개발이 타당해지고 원하는 제품에 직접 이러한 신기술을 적용할 수도 있으며 Mask, Sacrificial layer, Metallization, Template 등의 매체를 이용할 수도 있게 된다.
영남대학교 공과대학 기계공학부‘자생적 나노 패턴을 활용한 비실리콘계 첨단 소프트 나노기술개발사업(주상우 연구책임교수)’이 교육과학기술부에서 지원하는 세계 수준의 연구 중심대학(World Class Univer sity : WCU) 사업에 선정됨에 따라 이러한 기술개발 시기를 앞당길 수 있을 것으로 기대가 모아지고 있다.
주상우 교수는 “교수, 연구원 및 supporting 지원 인력 등 다양한 인력들이 그동안 비상한 노력과 개인적인 희생을 연구에 쏟아 부은 결과 영남대학교는 나노 패터닝 분야에 자타가 공인하는 국내 최고의 연구 업적을 자랑하고 있습니다. 이번에 WCU 사업을 통하여 국내외의 최고의 연구 인력과 함께 기존기술을 보완할 수 있는 새로운 기술을 개발해 기초과학적으로나 산업적으로 분야를 선도할 수 있는 중요한 연구 결과들을 얻고자 합니다. 이를 통하여, 국제적인 연구중심대학의 명성을 공고히 하고, 미래 국가 경제에 기여하는 단계로 도약하고자 최선을 다하고 있습니다”라고 말했다.

WCU사업 통해, 더욱 값진 연구성과 기대
주상우 교수는 “기존 탑다운 공정과 달리 Self-organizing 또는 Self-structuring 공정은 기본현상에 관한 철저한 연구 및 이해가 필요합니다. 극히 협소한 Meso 스케일 시스템에 대한 Instability 또는 Metastability 등 공정에 관련된 정교한 현상과 물체에 대한 근본적인 지식이 요구되고 있습니다”라며 연구의 중요성에 대해 설명했다.
세계적인 연구역량을 갖춘 해외학자를 유치해 국내 연구진들과 공동연구를 진행됨으로써 연구결과에 있어 큰 시너지 효과를 창출할 것으로 기대가 모아지고 있다. 그 중 대표적인 것은 나노 스케일의 유체 및 유체-고체 자유계면 문제 최초의 정교한 해석 및 모사, 고분자 및 soft 소재의 나노 및 마이크로 구조의 능동적인 제어와 관련된 기초 현상의 결정적인 이해와 이를 이용한 초면적 저가 나노 패터닝 공정법 개발로 첨단 bulk-nano 표면 제조 기술을 확보할 수 있다는 점이다. 또한 Dial-a-structure, patterning-on-demand, non-opto-electronic 응용 등의 새로운 나노기술 트렌드를 주도할 수 있게 된다.
주상우 교수는 “기초연구뿐 아니라 실험적 검정 및 시 생산을 통한 제조시험을 포함하는 연구이기 때문에 그 결과를 단 시간에 실제 생산라인에 적용할 수 있습니다. 이에 따라 비 실리콘 초정밀 저가 패터닝 공정으로 막대한 경제사회적 발전에 기여할 것으로 전망됩니다”라고 말했다.

자타가 공인하는 해외, 국내 연구진 참여
이번 연구사업에 참여하는 국내, 해외학자 모두 세계적인 연구성과를 가지고 있는 학자들이기 때문에 전 세계는 지금 영남대에 모여 있는 연구진들의 움직임에 주목하고 있다.
해외 참여교수로는 인도국립기술원 샤르마(Ashutosh Sharma)교수와 미국 올드도미니언 대학 치엔(Shizhi Qian) 교수가 참여한다. 사업에 참여하는 해외학자는 최근 10년간 100nm 미만의 고분자 막박에서의 self-organization 및 이를 이용한 구조 제어 관련 이론적 및 실험적 연구를 수행하여 현재 최고의 권위자로 인정되고 있으며 고분자 supramolecular self-organization에서의 분자력의 역할에 대한 규명을 한 것으로 유명할 뿐 아니라 큰 면적 나노 패터닝의 획기적인 두 가지 기술개발로 알려져 있다.

샤르마 교수는 이번 연구사업에서 연구의 기초 연구 내용 및 방향을 제시하고 나노 패터닝의 선도 이론 연구를 수행하고 나노 패터닝 관련 교과 공동 강의를 진행하며, 치엔 교수는 나노 패터닝을 이용한 응용연구와 Self-assembly 관련 기초연구를 수행하고 나노 패터닝 관련 교과 공동 강의 및 대학원생들 논문 지도를 하고 있다.
뿐만 아니라 이들은 국제나노패터닝학회의 영남대 유치를 위한 대외활동을 펼치는 등 향후 5년간 영남대와 자국을 오가며 나노 패터닝 분야의 기초연구 및 응용기술개발과 산업화, 국제적 연구네트워크 구축, 세계적 수준의 강의 개발 등을 위한 비중 있는 역할을 하게 된다.
국내학자로는 영남대학교 기계공학부 주상우 교수, 심재술 교수, 이동연 교수가 참여하고 있다. 연구책임자를 맡고 있는 주상우 교수는 자유계면, 마이크로 및 나노 관련 폭넓은 연구경험을 가지고 있으며 최근 3년간 약 25편의 SCI Paper 출판하는 등 풍부한 연구실적 및 해외 인적네트워크를 보유하고 있다.
주 교수는 이번 연구사업에서 나노패터닝 관련 연구 방향, 주제, 응용 등 총괄 제시하는 역할을 맡고 있다. 이와 함께 심재술 교수는 나노유체의 특성을 계측할 센서를 제작하고 이를 제어하는 것과 관련된 연구를 수행 및 나노유체의 수학적/수치적 신 모델 개발에 주력하게 되며 이동연 교수는 나노유체의 유동특성을 파악하고 정량화할 장비 개발과 관련된 연구를 수행하는데 총력을 기울이게 된다.
국내 학자들과의 경쟁을 넘어 해외 학자와의 공동연구 등 적극적인 교류를 통해 세계 속에서 경쟁할 수 있는 능력을 키우는 것은 물론이고 더 나아가 새로운 학문을 주도하기 위해 노력하는 이들의 땀방울이 값지게 느껴진다.