▲ 고승환 교수(左)와 여준엽 박사.

국내 연구진이 나노물질의 한계를 뛰어넘는 신 공정기술을 개발해 주목받고 있다.

KAIST(총장 강성모)는 기계공학과 여준엽(34) 박사와 고승환(39) 교수 공동연구팀이 집광된 레이저를 이용해 나노물질을 원하는 위치에 초고속으로 만드는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

연구결과는 신소재 응용분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)' 7월9일자 표지논문(frontispiece)에 실렸다.

이번에 개발된 기술은 기존에 수 시간에 걸쳐 만들었던 나노와이어를 단 5분 만에 성장시킬 수 있는 기술로 소요시간을 기존의 약 1/10로 단축시킨 기술이다. 또 이미 발표된 수많은 나노물질 합성법과는 달리 공정이 매우 단순해 나노소자 대량생산 및 상용화 가능성을 제시한 것으로 학계와 산업계는 평가하고 있다.

기존의 나노물질을 합성 및 성장 공법은 900~1,000°C의 높은 온도에서 폭발성 혹은 독성이 있는 위험한 기체를 사용해왔다. 이를 전자 소자나 전자기기로 응용하기 위해서는 합성 후 분리, 집적, 패터닝 등 복잡한 공정을 거쳐야하는 단점이 있었다.

따라서 다단계의 공정에 따른 고비용과 비환경적인 특성 때문에 나노소자의 대량생산과 상용화에 커다란 걸림돌로 작요해 왔다.

연구팀은 기판위에 나노물질 전구체(어떤 물질이 되기 전단계의 물질)를 올려놓은 후 집광된 녹색파장 대역의 연속파형 레이저를 조명해 원하는 위치에 나노와이어를 합성하는데 세계 최초로 성공했다.

이 기술을 이용하면 나노물질의 집적 및 패터닝은 물론 단 한 번의 공정으로 기능성 나노소자 제작이 가능하다.

이와 함께 기판의 종류에 상관없이 공정이 가능해 유연한 플라스틱 기판에도 적용 가능하다. 또 3차원 구조물 위에서도 자유롭게 원하는 위치에 단순 레이저 조명만으로도 나노 물질을 합성, 패터닝 할 수 있다.

여준엽 박사는 이번 연구에 대해 “빛에너지를 이용해 나노물질을 합성, 집적, 패턴, 소자제작을 한 번에 가능케 하는 새로운 공정을 세계 최초로 개발했다”며 “향후 기능성 전자 소자 개발에 드는 시간을 기존의 10분의 1도 채 안 되는 수준으로 단축할 수 있다”고 말했다.

여 박사는 향후 다양한 나노물질의 조합을 통해 다기능 전자 소자의 개발 및 상용화와 대량생산 공정을 개발할 계획이다.

여준엽 박사와 고승환 교수팀이 주도한 이번 연구는 KAIST 기계공학과 성형진 교수, 홍석준 박사과정, 강현욱 박사과정, 미국 UC Berkeley 그리고로폴로스 교수, 이대호 박사가 참여했으며, 한국연구재단 중견도약사업과 지식경제부 협동사업, 글로벌프런티어사업, KAIST EEWS 연구단의 지원을 받았다.

▲ 발된 공정을 이용해 3차원 구조물 위에 합성된 나노 물질.