금속 나노포어 제작 성공, 생체분자 분석 및 조절연구에 큰 기여
교육과학기술부로부터 국가지정연구소로 지정된 선문대학교 나노과학기술연구소(최성수 소장/이하 연구소)는 지난 1992년 반도체 관련분야 인재를 육성하고 산학협력을 통해 충남 아산지역의 연구 활성화를 위해 설립됐다. 최성수 소장의 지휘아래 지난 1995년부터 근접장관 프로브(나노 크기의 금속 구명)를 피라미드구조의 첨단부분에 제작을 시도해온 연구소는 1999년 국내 처음으로 100㎚금속 구멍을 가진 근접장 광 프로브 행렬(1×5)을 제작했고, 2005년에는 50㎚급 금, 알루미늄 금속, 그리고 2010년에는 1㎚급 금속 구멍(나노포어)의 제작에 성공했다.
최성수 소장은 “플라즈목닉 금속 나노포어는 구멍(포어) 주변에 형성되는 아주 강력한 전자기장(hot zone)을 유발하고 이것은 Raman signal을 약 백만 배 이상으로 증폭시킵니다”라며 “이는 표면플라즈몬 라만분광법(SERS)을 이용하여 생체분자의 분석 및 조절연구에 아주 큰 기여를 할 수 있습니다”라고 설명했다.
금속 나노포어를 통한 기술의 적용 분야는 DNA sequencing(염기서열분석), 차세대 컴퓨터 등 무궁무진하다. 지금의 기술 수준으로는 DNA 시컨싱을 하는데 많은 돈이 소요되고 시간이 오래 걸린다. 이에 미국의 국가 인간 제놈 연구소(NHGRI)에서는 오는 2015년까지 24시간 이내, 비용을 1,000달러 이하로 낮출 수 있는 기술개발을 목표로 하고 있어 연구소가 적절한 시기에 ~1㎚급 플라즈목닉 나노포어 제작에 성공한 것이다.
최 소장의 이러한 연구 성공으로 앞으로 DNA sequencing 기기의 대량 생산과 분석이 가능해지짐에 따라 세계 유수의 대학들이 공동 연구를 제안, 최근 미국의 버클리대학, 영국의 킹스칼리지와 금속나노포어테크롤로지 공동 연구를 추진하고 있다. 또 서울대학교 전자공학부 박남규교수팀의 국제공동연구팀(GRL, 초고속정보처리를 위한 플라즈모닉 집적회로 연구 센터), 물리천문학부 김대식 교수의 파장한계연구센터(Subwavelength Optics Center)의 일원으로서 플라즈몬형 나노포어 구멍 제작연구지원을 받고 있다. 더불어 지금까지 지난 15년간 서울대학교 반도체공동연구소의 꾸준한 지원, 카이스트 나노종합팹의 지난 5년간의 지원이 이러한 연구성과를 가져왔다.
지난 15년 간 서울대 반도체 공동연구소에서 연구활동을 해 온 최성수 교수. 주말에도 밤을 새우고 연구소의 대학원생의 숙소에서 거취하며 방학중에는 매일같이 숙식을 반도체연구소에서, 학기 중에는 주말에 연구소에서 생활을 해왔다. 이제는 반도체연구소가 집같이 편안하다. 연구소측의 배려가 없었다면 이러한 연구성과는 없었을 것이라고 믿는다.
그는 금속 나노포어 개발에 대해 자신이 잘 해서라기보다는 오랜 세월 한길을 가고 또 가는 심정으로 해왔기 때문에 좋은 결과를 얻을 수 있었다고 말한다. “한 번은 만든 샘플을 보내주고 있는 미국 버클리 대학의 한 교수가 저에게 ‘어떻게 할 수 있었는가?’라고 묻더군요. 전 ‘God must have helped me(하늘이 도왔다). 내가 ~ 1nm 급 nanopore 구멍을 제작할 수 있으리라고 생각해본 적은 한 번도 없다. 그저 행(行)하고 행(行)하였을 뿐이다’라고 말했습니다.”
연구지원이 부족한 상황에서 끊임없이 성실하게 연구하는 자세가 가장 중요하며 항상 노력하면 언젠가 성과가 나타날 것이라는 얘기다. 이와 함께 그는 지방사립대에서의 열악한 연구환경에서도 “우리도 할 수 있다는 자신감을 심어주는 계기가 되기를 바란다”는 바람도 내비쳤다.
