사회에 이익을 주는 기술개발이 공학도의 사명

2004년 IBM Zurich 연구소에서 전남대로 부임한 이동원 교수는 1단계/2단계 BK 21, NURI 등 교육 사업뿐만 아니라, 국가지정연구실(NRL), 젊은과학자지원사업, WCU 사업 등 각종 연구 사업의 성공적 수행을 통해 국내대학 최고수준의 마이크로, 나노기전소자 연구 인프라 구축을 완료했다는 평을 받고 있다. 현재 약 20명의 석박사급 연구원으로 구성된 이동원 교수 연구팀은 연구실 체계 및 체질개선을 통해 창의적 아이디어 발굴에 몰두하고 있으며, 연구결과물 역시 ‘Applied Physics Letter’의 표지 사진으로 선정될 정도로 높은 수준을 유지하고 있다.

국내최고의 기술력으로 나노기술 저변확대에 기여

연구실 체계 및 체질개선을 통해 주 연구분야인 원자현미경 및 마이크로캔틸레버 분야에서 국내 최고의 기술력을 인정받고 있는 이동원 교수는 기초연구뿐만 아니라 연구결과물의 사업화 일환으로 기존시스템의 10%에 불과한 초저가 원자현미경 양산을 국내 최초로 시도하고 있다. 현재 초저가 원자현미경의 핵심부품인 마이크로 캔틸레버, 대변형 마이크로 스테이지 및 Lab View 기반의 제어 시스템 구축을 완료하였으며, 꿈의 현미경으로 불리우는 원자현미경이 초저가 양산으로 이어질 경우 국내외 대학의 연구실뿐만 아니라 중겙玆紵閨낢沮?보급이 가능하게 될 것으로 예측되고 있다. 이는 대한민국의 나노기술의 저변 확대뿐만 아니라 기술적 완성도를 한 단계 더 높일 수 있을 것으로 평가받으며 큰 주목을 받고 있다.
이동원 교수는 “공학도는 사회에 도움이 되는 기술의 개발을 위해 본인만의 원대한 꿈을 지녀야 하며 비록 그 꿈의 달성이 어렵더라도 최선의 노력을 다할 수 있는 열정을 가져야 한다”고 강조한다.

명실상부한 한국과학의 인재사관학교로 자리매김

전남대학교 기계시스템공학부 MEMS & Nanotechnology 연구실은 IBM Zurich Research Laboratory로부터 부임한 이동원 교수가 주축이 되어 지난 2004년 초에 설립되었다. 2010년 현재 연구실 과제 참여 교수 1명, 박사과정 연구원 6명, 석사과정 연구원 2명, 연구실 매니저 1명, 기술요원 4명, 그리고 학부생 연구원 9명 총 24명으로 구성되어 있다. 연구실은 2D & 3D 마이크로시스템 설계 및 제작관련 원천기술 확보를 목표로 마이크로, 나노 센서 & 액츄에이터 개발에 대한 연구를 수행하고 있으며, 마이크로시스템 설계 및 계측 관련 다수의 장비 보유뿐만 아니라, 자체적으로 기술 개발을 할 수 있는 청정실 2실, 나노계측 및 측정실 1실, 그리고 주사형 전자 현미경(SEM) 및 원자현미경 제작, 측정이 가능한 연구실등을 구축하고 있다.

최근 국내외 연구자들로부터 의뢰를 받아 마이크로 소자를 설계 및 제작할 정도로 기술력을 인정받고 있으며, 지역 내 우수 연구원의 확보, 연구 환경 개선, 그리고 탁월한 실적을 바탕으로 2007년 6월 ‘국가지정연구실(NRL)’로 선정되는 쾌거를 이루며 ‘질량분석기가 집적화된 다기능 원자현미경 시스템 개발’이라는 연구로 국내외에 시도되지 않은 다기능 원자현미경 개발에 중점을 두고 있다. 또한, 2009년 4월에는 교육과학기술부에서 지원하는 ‘세계 수준의 연구중심대학(WCU) 육성사업’에 전남대학교의 ‘그래핀 기반 나노바이오 트랜스듀서 사업단’이 선정되면서 국내 최초로 그래핀 연구를 세계적 수준으로 도약할 수 있는 교두보를 확보하고 있다. 

초발수성 폴리머 필름제작, 경제성 무궁무진

우천시 마다 운전자들이 느끼는 불편함 중의 하나는 사이드 미러에 맺힌 빗방울이다. 이 빗방울은 차량의 시야 확보에 문제를 야기하므로 안전운행을 확보하기 위해서는 제거하는 것이 바람직하다. 앞 유리의 빗방울은 원도우 브러시를 이용하여 제거를 할 수 있지만, 사이드미러 또는 뒷 유리의 경우에는 빗물을 제거하기가 운전자 입장에서는 그리 쉽지 않다.

이 밖에도 비를 직접 맞는 유리창의 경우에는 쉽게 얼룩이 생기고 또한 비가 맺히는 현상이 나타난다. 이런 현상들을 해결하기 위해서 연잎의 초발수효과를 모방한 스프레이가 나와 있지만 이는 발수성을 유지하기 위해 지속적으로 뿌려주어야 하는 것과 더불어 이미 비가 내리고 있을 경우 사용하기가 쉽지 않다는 단점을 안고 있다. 이동원 교수는 “연잎의 표면은 마이크로 크기의 돌기 위에 나노 크기의 구조물이 올라와 있는 형태입니다. 따라서, 이러한 구조물이 연꽃잎이 초발수성표면을 가질 수 있게 하는 것입니다. 초발수성 표면은 물방울의 접촉각이 140도 이상이 되는 표면으로서, 구 형태를 이루면서 표면 위를 쉽게 구르거나 경사가 있을 시 쉽게 떨어지는 성질을 가지고 있습니다. 또한 물방울이 구 형태를 이룰 경우 표면에너지가 높아지면서 이물질이 달라 붙어 자유에너지가 감소되는 현상을 통해 자가세정(self cleaning) 작용도 함께 얻어 낼 수 있습니다”라고 말한다.

현재 까지 초발수성 표면을 인위적으로 구현하고자 하는 많은 연구들이 진행되어 오고 있으나 대부분 표면의 화학적 처리 또는 실리콘 웨이퍼에 반도체 공정을 통해 나노 구조체를 만드는 방법이 대부분이었다. 이러한 단점을 보완하기 위해 이동원 교수팀은 기존의 연구를 기반으로 실용적인 활용을 위해 새로운 투명필름의 제작하는 방법을 제안하고 그 가능성을 검증해 냈다. 초발수 효과를 가지는 투명필름은 운전자들이 비가 오는 도중 창문을 열어 사이드미러를 자주 닦아주어야 하는 번거러움이 사라지게 할 뿐만아니라, 초발수 구조체의 도움으로 자가 세정효과까지 확보하는 것이 가능해진 것이다. 이 기술은 자동차의 유리뿐만 아니라 일반 가정이나 대형빌딩의 유리창에도 적용이 가능하여 그 시장성은 무궁무진하다고 볼 수 있다.

교수로서 시간을 쪼개어 연구에 매진하면서도 상당한 분야에 특허출원도 이뤄낸 이동원 교수는 “오픈된 환경에서 살아가는 현대인은 수많은 공학적 문제에 관하여 부딪히게 되며, 때로는 그러한 문제에 어려움을 갖고 있을 경우가 있습니다. 대부분의 일반인은 그러한 문제에 관하여 ‘누군가 해결해 주겠지’ 라는 수동적인 자세로 대처할 수밖에 없습니다.

그러나 저희 연구소에서는 당면한 문제를 창의적으로 해결하기 위해 문제를 보는 시각과 자세를 능동적 바꾸고, 이를 해결하기 위해 많은 토론을 진행하고 있습니다”라고 말한다. 능동적인 대처야 말로 주변과 세상을 바꾸는 가장 근본적인 요인이 아닐까. 그는 이어 “예를 들어 같은 사무실내에 있는 같은 창문이지만, 앉아 있는 자리 그리고 보는 시각에 따라 다른 외부의 모습이 보여 지듯이 연구원 각자의 생각을 자유롭게 토론을 진행하다 보면 많은 아이디어들이 도출됩니다. 연구원이 제안한 다양한 아이디어들 중에서 실용성이 있는 결과는 특허출원으로 유도했던 것이 좋은 결과를 만들어 낸 것 같습니다.”창의성과 독창성, 그리고 포기하지 않는 열정. 백마디 말보다 한 번의 도전에 땀흘리는 그들이 있어 대한민국의 미래는 밝게 느껴진다.