“소·부·장 강국 실현하는 R&DB 거점기관 역할 다할 것”

■ 나노종합기술원에 대해 소개를 부탁드린다

나노종합기술원(이하 ‘기술원’)은 국가 나노기술 연구개발 경쟁력 확보를 위하여, 연구장비 공동활용, 나노전문인력 양성과 연구성과 실용화를 지원하는 나노인프라 기관으로, 연간 700여개 기관, 3,000여명 산학연 연구자를 대상으로, 반도체, IoT센서, 나노바이오 등 관련 원천기술과 상용기술 개발을 지원하고 있다.

2005년 센터 개소시, 연간 2,600여건에 불과하던 장비이용 지원실적은 2020년에 3만5천여건에 이를 정도로 서비스 실적이 큰 폭으로 증가하고 있다. 이는 기술원의 임직원이 고객 애로기술 해결을 위한 서비스 마인드를 가지고 이용고객에게 신속하고 정확한 서비스를 제공했던 노력의 결과라고 생각한다.

현재 기술원은 ‘세계 산학연 연구자들의 꿈을 실현시키는 인프라 기관’으로 발돋움한다는 새로운 비전 달성을 위하여 ‘핵심업무 수행 고도화’, ‘환경변화에 대응하는 기관운영’ 등 2개 핵심 경영목표를 수립했다.

세부적으로는 핵심업무 수행 고도화를 위해 △토털 솔루션을 제공하는 팹 공정서비스 제공 △소·부·장 육성 테스트베드 구축·운영 △연구성과 확산 및 고객지원 최우선화 등을 추진하고 있다.

‘환경변화에 대응하는 기관운영’을 위해 △시스템반도체 및 반도체 소재·장비 육성 핵심기관화 △나노기술R&DB 혁신 클러스터 형성 △미래 인재 육성을 위한 사회적 가치 실현 확대 등을 중점 추진 중이다.

■ 정부가 소·부·장 자립화를 위해 적극적인 투자에 나서고 있는 가운데 이를 뒷받침하는 핵심기관인 나노종합기술원이 추진 중인 주요 사업은

국내 반도체 산업은 국가 수출액의 20% 이상을 담당하고 있는 핵심산업임에도 불구하고, 국내에는 대기업 생산환경과 유사한 인프라를 보유한 공공 테스트베드가 없어, 소·부·장 기업이 반도체 대기업의 수요에 부합하는 제품 개발에 많은 애로가 있었다.

그 동안 기술원은 8인치 반도체 테스트베드를 활용하여 12인치 반도체 소·부·장에 대한 기초테스트를 지원해 왔으나, 대기업 양산평가 적용에 필요한 평가결과를 중소기업에서 얻기 위해서는 많은 비용과 기간을 투자해야 했다.

이에 반도체 업계에서는 10여년 전부터 12인치 반도체 테스트베드 필요성을 지속적으로 제기하였으나, 막대한 구축과 운영비용으로 인하여 현실화되지 못했다. 2019년 7월 일본의 반도체 핵심소재 수출규제에 따라 정부는 반도체 소부장 국산화 지원을 위한 12인치 반도체 테스트베드 구축 필요성을 인식하고, 테스트베드 구축이 용이한 기술원을 운영기관으로 지정했다.

기술원은 1년 3개월이라는 짧은 기간 안에 반도체 핵심소재와 장비개발을 지원할 수 있는 핵심장비 10대 구축을 완료했으며, 두께측정 장비가 2020년 11월부터 서비스를 개시하였으며, 2021년 1월부터 본격적인 서비스를 제공할 계획이다.

현재 12인치 테스트베드는 40nm 패턴웨이퍼 제작이 가능한 장비로 1차적으로 반도체 소재와 장비개발을 우선적으로 지원할 예정이며, 개발수요가 많은 20nm(나노미터)급 테스트베드 구축을 위하여 단계적으로 장비추가 구축과 공정기술을 개발할 계획이다.

이와 더불어 대기업-중소기업-학연 등 혁신주체가 공동으로 참여하는 차세대 핵심 소부장 개발지원을 위한 ‘테스트베드 활용 소부장 공동기술개발사업’을 2021년부터 연간 50억원 규모로 추진하여 반도체소부장 중소기업의 국산화를 적극 지원할 계획이다.

또한 기술원은 국내 시스템반도체 연구개발 역량 강화를 위하여 8인치 반도체 테스트베드 고도화와 기술개발도 추진 중이다.

12인치 반도체 테스트베드 구축, 中企 소재·장비 개발 본격 지원

기술사업화 촉진·시스템반도체 육성·애로기술 해결 등 중점 추진

인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등으로 대변되는 4차 산업혁명 대응과 국가 시스템반도체 경쟁력 확보를 위해서는 ‘초저전력화’와 ‘초고속화’를 위한 기술개발과 이를 지원할 핵심인프라와 공정기술이 필요하다.

그 동안 기술원은 8인치 테스트베드를 활용하여 180nm 수준 소자 및 소재, 센서 공정 등에 한정하여 기술지원 중이였으나, 차세대 반도체 연구자 및 중소기업(팹리스) 등에서 요구되는 100nm이하 기술개발 수요에 대응하기 위한 인프라와 공정기술을 확보하지 못했다.

이에 기술원은 초저전력·초고속, 다기능·고성능 반도체 기술개발 지원을 위하여, 100nm 이하 소자제작을 위한 장비고도화(ArF Dry Scanner & Track, Medium current Ion Implanter 등)와 기술개발을 추진하고 있으며, 이를 통하여 국가 시스템반도체 R&D와 관련 소·부·장 국산화도 지원할 계획이다.

이밖에도 초고령화, 고감염성 질병 등으로 인해 건강관리 개념이 상시, 예측, 예방 관리 개념으로 변화됨에 따라 기술원은 반도체, IoT센서 및 바이오 인프라를 활용한 반도체공정 기반 신개념 나노바이오센서·칩의 개발, 상용화 및 실증을 지원할 예정이다.

반도체 수요기업-테스트베드-중소기업을 연계한 첨단 공정기술 확보와 소·부·장 국산화 지원을 위하여 반도체 관련 회사에서 10년 이상의 근무한 고경력 전문가를 2021년 10명 채용해 40nm급 테스트베드 공정기술 구현 및 90nm 시스템반도체 소자기술 구현에 활용할 계획이다.

나노팹 서비스를 고객 중심으로 품질을 제고시키기 위해 지난 11월부터 비대면 온라인 분석서비스를 제공하고 있다. 고객은 공개 화상회의 플랫폼을 이용하여 기술원 담당자와 분석조건 및 결과 등을 실시간 확인하고 소통할 수 있어 편의성이 향상됐다는 평가를 받고 있다.

■ 우리나라 나노산업계의 최우선 과제는 상용화다. 이를 활성화하기 위한 나노인프라의 역할은

나노기술은 타 산업분야와 융합하여 제품의 성능 및 가격을 획기적으로 개선시킬 수 있는 기반기술로 반도체, 디스플레이, 이차전지 등 국가 핵심산업의 제품개발에 나노기술 적용은 핵심이다. 다만, 나노기술은 기술개발과 실제 활용 사이 간극이 커, 기술개발 성과가 상용화까지 이어지기 쉽지 않은 기술이기도 하다.

나노기술 분야 연구성과 기술사업화를 촉진하기 위해서는 대학·출연연 등의 연구성과 중 시장진입이 가능한 혁신기술을 상용화시킬 수 있는 전문기관(나노인프라)이 필요한데, 기술원은 TRL(기술성숙도) 4~8단계의 기술개발을 중점적으로 지원하고 있다.

기술원이 중소기업을 지원해 상용화에 성공한 대표적 사례를 꼽아보면 DCT머티리얼과 공동연구를 통해 수입에 의존 하고 있는 ‘高종횡비 구조의 메모리반도체용 스핀코팅 하드마스크 소재’를 지난 2월 국산화한 바 있다. 기술원의 반도체 테스트베드를 활용해 제품개발을 추진하였으며, 그 결과 최종 수요 대기업에 납품하기 위한 내열성, 평탄화율 등의 요구기준을 모두 충족하는 제품개발에 성공했다.

첨단센서 상용화 성공사례로 대전소재 센서 전문기업인 ㈜트루윈에 기술 이전한 ‘비냉각형 적외선 열영상 센서’ 기술이 있다. 이 기술은 트루윈과 수년간 공동개발한 기술로서 비냉각형 센서는 고가의 냉각기를 필요로 하는 광자형 센서에 비해 저가, 소형화가 가능하기 때문에 최근 모바일, 자동차, 가전 등에서 수요가 크게 증가하고 있다. 특히 올해 코로나19 바이러스로 인한 열영상 감지 카메라 수요증가로 기술원에서 시양산 지원한 열열상 센서칩을 모듈화한 제품으로 (주)트루윈에서는 2020년부터 본격적인 매출을 발생하고 있다.

국내 센서전문 중소기업인 ㈜템퍼스와 양산기술 개발을 통하여 국내 최초로 비접촉식 체온계용 마이크로 써모파일 적외선 센서의 대량 양산화에 성공했다. 이 센서는 국내 최초로 반도체 호환공정을 적용하여 높은 수율 확보가 가능하고 공정단순화로 가격경쟁력을 획기적으로 높인 것이 가장 큰 장점이다.

기술원의 나노바이오 인프라 시설·장비 및 전문인력을 활용해 분자진단 전문 바이오기업 티엔에스(주)와 코로나19를 검사할 수 있는 유전자 기반 분자진단키트를 신속하게 상용화하는데 성공했다. 이 제품은 지난 7월1일 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용(EUA) 승인을 받아, 현재 미국을 비롯하여, 남미 중동 등으로의 본격적인 수출이 이루어지고 있습니다.

이처럼 기술원은 기업현장 애로기술(Technology Bottleneck)을 인프라와 공정기술을 활용하여 양산 직전 수준까지 지원할 수 있는 전문기관으로서 앞으로 국가 나노기술 상용화를 위한 R&DB(사업화연계기술개발) 거점기관의 역할을 강화하도록 노력하겠다.

▲ 나노종합기술원 2층팹에 12인치 반도체 테스트베드가 구축됐다.