[대한민국 과학자]구자용 한국표준과학연구원 책임연구원

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물질의 기본 단위는 원자다. 세상을 이루고 있는 다양한 원자가 존재한다는 것은 이미 19세기에 밝혀졌다. 하지만, 이 원자들이 어떻게 구성돼 있는지 직접 눈으로 관찰하는 일은 최근에야 실현됐다. 원자크기의 물질 구조를 볼 수 있는 장비가 없었기 때문이다.

구자용 한국표준과학연구원 책임연구원
<구자용 한국표준과학연구원 책임연구원>

국내에서는 구자용 한국표준과학연구원(KRISS) 나노소재평가센터 책임연구원이 지난 1990년 원자크기 물질 구조를 볼 수 있는 주사터널현미경(STM)을 국산화하는데 성공했다.

“물질의 원자구조를 볼 수 있게 되면서 모든 연구 분야의 응용폭과 깊이가 한 단계 더 업그레이드 됐습니다.”

구 책임은 30년 가까이 표면원자 구조 측정 연구에 주력해 왔다. 지난 1987년 표준연에 들어가 소재연구를 시작했을 때만해도 원자크기의 물질 구조를 볼 수 있는 현미경 장비는 국내에 전무한 설정이었다.

“STM이 만들어지기 시작한 것은 세계적으로도 불과 30여 년 전 일입니다. 연구를 하다 보니, 국산 STM장비가 없다는 것이 말이 안 된다는 생각이 들더군요. STM을 만들게 된 동기입니다.”

사실 기계설계에서부터 전기회로 및 컴퓨터 제어프로그램 구성까지, 순수 물리학을 전공한 구 책임에게 장비제작이 쉬울 리가 없었다.

구 책임은 하나하나 직접 배워가며 장비 제작에 몰두하길 3년, 마침내 1990년 STM장비 국산화에 성공했다.

현재 이 장비는 한국전자통신연구원(ETRI)과 KAIST, 포스텍, 전북대학교 등 국내 학계와 연구기관에 널리 보급돼 있다.

“원자구조를 직접 볼 수 있다는 것은 고부가산업인 반도체 분야에서 특히 강점을 가질 수 있습니다. 시간이 가면 갈수록 반도체 부품들은 초소형화, 집적화되기 때문이죠. 원자구조를 파악할 수 있어야만 이에 대한 물성연구가 가능합니다.”

구 책임은 자신이 직접 국산화한 STM 장비를 이용해 실리콘 웨이퍼에서 아세틸렌, 암모니아, 수분 등 단일분자 흡착의 원자구조를 밝히는 연구를 진행해 국제 물리학회지인 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters) 등에 논문을 게재했다.

최근에는 테라바이트급 비휘발성 메모리를 제작할 수 있는 원천기술을 확보하고 나노학회지 나노레터스(Nano Letters)에 관련 논문을 엄대진, 문창연 등 동료 연구자들과 공동 게재 했다.

구 책임은 앞으로 원자스케일의 극도로 작은 영역에서 일어나는 양자현상의 실용화 연구를 계속해갈 계획이다.

“이 영역에서는 파동이 입자로, 입자가 벽을 뚫고 지나가는 등의 환상적인 일이 일어납니다. 전자소자의 성능 또한 많은 사람들이 꿈꾸어 오던 수준까지 올라 설 것으로 기대합니다.”

구 책임은 서울대를 나와 KAIST에서 석, 박사학위를 받았다. 한국표준과학연구원에서 지난 10년간 미래창조과학부의 전신인 과학기술부 창의적 연구진흥사업 이종성장제어연구단장 등을 역임했다.

대전=박희범기자 hbpark@etnews.com

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