플라즈마 기술은 현재 반도체산업 뿐만 아니라 광범위한 산업 분야에 적용되고 있다. 이에 플라즈마 기초 연구를 기반으로 한 응용 연구는 그 뿌리가 되는 플라즈마에 대한 깊이 있는 연구를 통해서 다양한 산업 분야의 발전에 기여하고, 나아가 인류 산업 발전에 기여하고 있다. 이에 따라 고려대학교 제어계측공학과 플라즈마 응용연구실은 플라즈마 기초연구와 응용 연구를 병행하여 플라즈마 기술의 응용분야를 넓혀가고 있다.
고려대학교 플라즈마 응용 연구실은 지난 2005년 개설된 젊은 연구실로서 현재 박사과정 4인(이집트 유학생 포함), 석사과정 2인 등의 구성으로 적지만 우수한 연구 인력으로 구성되어 있다. 또한 매년 활발한 연구 활동을 통하여 SCI 논문 10여 편 이상을 지속적으로 발표하고 있어 그 연구 성과를 인정받고 있으며 기업 등과 연구 개발의 협력을 지속적으로 확대해가고 있는 혈기 있고 젊은 연구실로서 러시아 Ivanovo에 있는 State University of Chemistry & Technology 대학과 연구 교류를 지속하고 있기도 하다.
플라즈마 기초 연구를 바탕으로 산업 기술 개발로 확장
“뿌리가 단단하지 못하면 크게 클 수 없다”고 말하는 권광호 교수는 플라즈마 기초 연구를 바탕으로 산업 기술의 개발로 연구 분야를 확장시킬 것이라고 강조한다. 또한 권 교수는 “플라즈마 기술은 플라즈마에 대한 연구로부터 시작된다. 다양한 재료, 소자 등은 플라즈마 기술을 활용하여 제작되고, 그 특성에 결정적인 영향을 미치게 된다. 따라서 플라즈마를 제대로 해석하는 것이 무엇보다도 중요하다.
과거에는 플라즈마 처리에 대한 정성적인 설명만이 가능하였으나, 현재 기술의 발전은 좀 더 많은 정보를 요구한다. 이러한 산업적 요구를 만족시키기 위해서는 이제는 정성적인 설명만이 아니라 정량적인 자료의 제공이 요구되는 실정이다”며 “이러한 연구 결과는 플라즈마에 대한 원천적이고, 체계적인 연구 없이는 불가능하다. 이러한 요구에 부응하여, 본 연구실은 플라즈마의 정량적인 해석에 많은 연구 결과를 도출하고 있고, 이러한 연구 결과는 재료의 처리, 소자 특성의 개선 등에 필수적인 기초 연구로 활용되고 있다”고 말한다.
반도체공정뿐만 아니라 Nano Scale의 공정을 위해선 필수적인 기술이 바로 플라즈마이다. 플라즈마에 대한 발생과 제어는 중요한 요소라고 할 수 있으나, 형성된 플라즈마에 대한 정량적 분석과 영향에 대해서는 아직도 많은 연구가 진행되어야 한다. 이에 기초 플라즈마의 역량 강화를 위해, 플라즈마 생성 조건에 따른 그 특성을 Modeling을 통하여 정량적 해석의 토대를 마련하고, 물리적, 통계적 접근을 통하여, 명확한 해석을 하는 연구를 일차적인 목표로 하고 있다. 플라즈마 기초연구단계의 강화가 있어야 응용분야에 있어서도 그 누구보다 우수한 연구실적과, 인류의 삶을 윤택하게 하는 기술연구에 있어 앞장설 수 있기 때문이다.
플라즈마를 이용해 부유세균 살균 및 병충해 예방에도 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 최근에 조류인플루엔자(AI), 신종플루, 구제역바이러스 등 인간과 가축에 막대한 피해를 입히는 대유행성(pandemic) 위해미생물에 의한 생물학적 재해가 많이 발생하고 있다. 또한, 기후온난화와 같은 기후변화와 환경변화에 따른 농축산업 분야에 새로운 외래 병해충이 유입되어 막대한 피해를 입히고 있다.(주홍날개꽃매미, 멜론괴저바이러스 등) 이러한 생물학적 재해에 대해 권 교수는 “병해충재해예방 및 대응기술로 친환경방제기술의 개발이 절실한 실정이다.
이러한 연구에 플라즈마 기술이 적용될 수 있다는 사실은 미국 등의 선진국에서 입증된 사실이다. 따라서 본 연구실에서는 (사)한국고주파산업 연구조합(이재진 이사장), 한국생명공학연구원 등과 공동으로 농겷先?병충해 방지용 플라즈마 생성기술개발 연구회를 결성하여 연구를 진행 중이다”고 말했다.
특히 국내의 연구개발단계는 영농축산에서 공기 중으로 전파되는 위해미생물(바이러스, 세균, 진균류 등)에 대한 기초연구가 없다. 또한 국내의 발전된 IT기술을 영농에 적용하기 위한 효과분석이 이루진 바 없으며, 원천기술로서 녹색성장, 미래 성장 동력 산업에 적용될 수 있어 국제적으로 경제, 사회, 기술측면 모두 파급효과가 클 것으로 기대되고 있어 앞으로 권 교수가 이끄는 고려대학교 플라즈마연구실의 책임도 무겁다.
세계 최고 수준의 마이크로 에너지 수확소자 개발
고려대학교 플라즈마연구실에서 개발한 진동 에너지 하비스트 소자의 성능은 공진 주파수가 약 80 Hz이고, 단위 최적당 전력은 2009년 미국 Auburn 대학 연구실에서 발표된 결과의 1.5배에 해당하는 세계 최고 수준을 보여 주고 있다. 특히 본 연구실에서 개발한 하비스트 소자의 공진 주파수가 100 Hz이하로 이는 하비스트 소자를 적용하여 에너지를 추출할 수 있음을 최초로 보여 주고 있다. 향후 지속적인 연구를 통해, 에너지 밀도 향상하고, 이를 전력 공급 문제를 안고 있는 무선 센서 노드에의 응용 가능성 앞당기고자 한다. 경제적으로는 무선 충전형 에너지 소자의 개발로 새로운 마켓 형성, 무탄소 배출 에너지 수확 방법이므로 탄소 배출에 따른 비용 절감 그리고 무선 센서 네트워크 시장의 확대의 가능성을 제시하고 있는 것으로 평가 받고 있기도 하다.
또한 연구실에서는 플라즈마 기초 연구를 적용한 나노 임프린트 기술 개발을 위해 노력하고 있다. 권 교수는 “한국전자통신연구원(도이미 박사), 한국조폐공사 기술연구원, 한국기계연구원, 한국화학연구원, 한국생산기술연구원 등과 연구팀을 구성하여, 3D Printed 전자소자 스마트카드 플랫폼 개발 기술 개발을 진행 중이다.
이러한 스마트카드 플랫폼을 개발하기 위해서는 나노 임프림트 기술의 개발이 필수적이다”고 강조한다. 고려대학교 플라즈마연구실의 연구 결과는 연구팀의 나노임프린팅 장비 개발에 적용되어, 최적화된 임프린팅 기술을 확립하는데 일조하고 있다. 이러한 연구는 한국전자통신연구원을 통하여, 나노임프린팅 기술을 이용한 3D Printed 전자소자 스마트카드 플랫폼 개발을 앞당기는데, 중요한 역할을 할 것으로 예상되는 등 고려대학교 플라즈마연구실에 모인 브레인들의 눈부신 활약을 기대해 본다.
권광호 교수
ㆍ2010년~현재 고려대학교 제어계측공학과 학과장
ㆍ2010년 Who`s who in Science and Engineering 인명사전 등재
ㆍ2009년~2010년 고려대학교 과학기술대학 부학장
ㆍ2009년~2011년 Marquis who`s who biographic dictionary 인명사전 등재
ㆍ2009년 International Biographical Center 인명사전 등재
ㆍ2009년 American Biographical Institute 인명사전 등재
ㆍ2009년 The paper of year(2009) ETRI journal 논문상
ㆍ2005년~현재 고려대학교 제어계측공학과 교수 부임
ㆍ1995년~2005년 한서대학교 전자공학과 부교수
ㆍ1987년~1995년 한국전자통신연구원 선임연구원
ㆍ1993년 고려대학교 전기전자재료 공학박사
ㆍ국내외 특허 10개
ㆍSCI 논문 85편
