눈에 보이지 않는 나노 영역을 탐구한다

과학기술

눈에 보이지 않는 나노 영역을 탐구한다
[국민 생활 도움 주는 과학기술센터] (42) 한국나노기술원

2021.04.14 09:00 김준래 객원기자

코로나19가 한창 창궐하던 지난해 7월, 국내에서는 반도체 핵심공정을 활용한 코로나바이러스 진단칩 내장 카트리지가 식품의약품안전처로부터 수출허가 승인을 받아 주목을 끌었다.

반도체 기술을 활용한 코로나 진단칩이 내장된 카트리지 승인은 세계 최초로 이루어졌기에 당시 전 세계 진단업계도 많은 관심을 보였다. 반도체 기술을 활용한 진단칩이 개발된 만큼, 코로나바이러스를 보다 정확하게 진단할 수 있을 것으로 기대를 모았기 때문이다.

나노기술원이 지원한 : 코로나19 진단키트의 개요 ⓒ 나노기술원

기존의 카트리지는 튜브를 활용한 방식이었기 때문에 바이러스 확진 여부만 판단할 수 있었다. 그러나 반도체 기술이 적용된 진단칩 내장 카트리지는 바이러스 갯수까지 정량적으로 측정할 수 있어서 정확도가 훨씬 높다.

이처럼 획기적인 기술을 개발한 곳은 한국나노기술원(KANC)이다. 일반 국민들에게는 생소한 이름의 연구기관이지만, 한국나노기술원은 보유하고 있는 첨단 반도체 공정서비스를 활용하여 국민 생활에 밀접한 기술을 개발하기 위해 오늘도 업무에 매진하고 있다.

나노 기술은 이종 산업을 융합할 수 있는 첨단 기술

나노(nano) 기술은 인류가 지금까지 보지 못했거나 인지하지 못했던 초미시 영역을 다루는 기술이다. 디지털 기술과 함께 또 하나의 산업혁명을 주도하게 될 첨단 기술임과 동시에 기술입국을 위해 우리나라가 반드시 확보해야 할 국가적 기반 기술이다.

특히 나노기술은 서로 다른 성격의 기술을 연계해 줄 수 있는 다리가 될 수 있는 기술이다. 예를 들면 바이오 분야와 전자 분야를 나노 기술을 이용하여 전혀 다른 새로운 산업을 융합할 수 있는 것이다.

이와 같이 나노기술은 기술 간 협력을 통해 새로운 시장을 창출함과 동시에 막대한 부가가치를 생성함으로써, 거의 모든 산업 분야로의 파급효과를 기대할 수 있는 첨단의 기술 영역이다.

나노 기술은 이종산업 간의 경계를 허무는 융합 기술이다 ⓒ 나노기술원

한국나노기술원은 이같은 나노기술의 확산을 위해 과학기술정보통신부와 경기도 지방정부가 공동으로 설립한 연구기관이다. 지난 2003년도에 설립된 나노기술원은 그동안 우리나라 반도체 업계의 위상을 구축했고, 잠재성이 기대되는 분야인 미세전자제어기술(MEMS)과 사물인터넷(IoT) 등의 영역에서 든든한 지원자 역할을 담당하고 있다.

한국나노기술원의 설립목적은 나노기술개발촉진법에 언급되어 있다. 나노기술개발촉진법 제11조에 언급되어 있는 것처럼, 나노소자와 화합물 반도체 분야의 연구개발을 구축함으로써 나노기술의 국가경쟁력을 제고하고 관련 산업발전에 기여하는 것을 목적으로 한다.

또한 한국나노기술원은 세계 수준의 나노공정 기술을 보유한 최고의 나노기술 개발 및 지원기관으로 도약하는 비전도 꿈꾸고 있다. 이를 위해 나노기술 분야의 최고 지식 집단으로서 그 역할을 충실히 수행할 수 있도록 오늘도 배전의 노력을 다하고 있다.

나노팹 시설 서비스로 영세한 대학의 연구지원

한국나노기술원은 최근 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘2021년 나노팹 시설 활용지원 사업’에 참여할 대학 연구자를 모집했다. 모집 대상은 대학소속 연구자로서 나노팹(nanofab) 활용이 필요한 연구자들이다.

나노팹이란 nano와 fab이 합친 조합어다. fab이란 가공을 의미하는 단어인 fabrication의 준말로서, 일반적으로 반도체를 만드는 시설을 통틀어서 소개할 때 사용한다.

반도체를 제조하는 과정은 다른 제조업들과는 달리 훨씬 정교하고 복잡한 공정이 요구된다. 따라서 공장설비를 뜻하는 factory 대신에 fabricatoin을 많이 사용한다는 것이 나노기술원 측의 설명이다.

예를 들어 현재의 반도체 기술로는 대략 선폭이 90㎛ 정도까지의 구조물을 만들 수 있다. 하지만 나노기술을 적용하면 이보다 훨씬 더 정교한 구조물을 만들어 낼 수 있게 되는데, 이처럼 아주 작은 구조물을 만드는 설비를 나노팹이라고 부르는 것이다.

문제는 이처럼 정교하고 복잡한 설비이다보니 비용이 만만치 않다는 점이다. 구입은 고사하고 빌려쓰는 것조차 비용 부담이 크다보니, 이제 막 창업한 스타트업이나 자금 사정이 넉넉하지 못한 대학의 경우는 나노팹 사용이 그림의 떡일 수밖에 없다.

미세전자제어기술인 MEMS에도 나노기술이 활용되고 있다 ⓒ 나노기술원

이 같은 문제를 해소하기 위해 한국나노기술원이 야심차게 준비한 방안이 바로 ‘나노팹 시설 활용지원 사업’이다. 기술원이 보유하고 있는 나노팹 관련 첨단 연구장비를 스타트업이나 대학들이 부담없이 사용할 수 있도록 하여 연구능력 제고는 물론 나노기술 개발의 확산을 촉진하자는 것이 사업의 목적이다.

지원사업에 선정된 스타트업이나 대학은 나노기술원에 구축되어 있는 최첨단 나노팹 장비들 중 활용 가능한 장비에 대해 이용료의 65~75% 범위 내에서 지원받을 수 있다. 특히 신진 연구자와 여성 연구자, 그리고 지방대학 연구자 등의 경우는 90%의 정부지원금을 지원받는 혜택까지 누릴 수 있다.

한편 나노기술원이 추진하는 사업 중에는 나노팹 시설 활용지원 만큼이나 중요한 ‘연구지원 역량강화를 통한 미래성장 동력 육성 사업’도 있다. 창조적이고도 지속가능한 기술개발의 전략적 기술제휴를 통해 참여 기관들의 협업을 강화하자는 취지로 추진되고 있다.

연구지원 역량강화를 통한 미래성장 동력 육성사업 사례로는 나노기술원과 KIST 나노양자가 공동으로 협력했던 ‘나노 양자소자 및 IT 융합시스템 개발 사업’을 들 수 있다.

나노기술원의 시설 및 장비 활용을 기반으로 하여 나노 양자 소자 및 IT 융합시스템 개발을 목표로 하는 이 사업을 통해, KIST는 양자암호 통신 기술을 개발하는 성과를 거뒀다.

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