나노종합기술원, 초미세 나노패터닝 상용기술 개발

글자 작게 글자 크게 인쇄하기
박재홍 나노종합기술원 박사가 초미세 나노패터닝 상용기술을 적용한 기능성 필름을 들여다보고 있다. 박 박사는 포토리소그래피 한계를 극복했다.
<박재홍 나노종합기술원 박사가 초미세 나노패터닝 상용기술을 적용한 기능성 필름을 들여다보고 있다. 박 박사는 포토리소그래피 한계를 극복했다.>

포토리소그래피 한계를 극복한 초미세 나노패터닝 상용기술이 국내 연구진에 의해 처음 개발됐다.

나노종합기술원(원장 이재영)은 나노구조소재연구실 박재홍 박사 연구팀이 10㎚급 구조복제전사가 가능한 상용화 프로토콜을 확보하고, 이와 관련한 고분자 신소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 다양한 재료를 활용하는 소프트 리소그래피 장점과 자외선 감광성 폴리머를 융합해 1대 20 이상 극한 고종횡비 나노구조체를 만들었다. 이 나노구조체는 고무나 플라스틱, 유리, 세라믹, 완전곡면체 등 다양한 기판에 전사할 수 있다.

반복적, 가역적(음각·양각, 동종·이종 반복)으로 생산할 수 있는 장점이 있다.

이 기술 개발에는 그동안 연구팀이 확보했던 나노복제 몰딩(Nano-Replica Molding)이라는 원천기술이 이용됐다.

연구팀은 정밀한 물성 조절이 가능한 물질 제조와 함께 복제하려는 물질과 복제되는 물질 사이에 발생하는 계면에너지를 최적화했다. 또 복제된 구조물이 요구하는 광학적, 화학적, 기계적, 생체호환적 성질이 잘 발현되도록 하는 공정 프로토콜을 확보했다.

10나노급 구조물은 포토닉스, 에너지, 디스플레이, 반도체, 전자, 나노바이오, 기능성 필름 등 다양한 분야에서 수요가 폭증하고 있다.

그럼에도 10나노급 구조물 패터닝 해상도는 기술적 한계로 기존 포토리소그래피 공정에서는 지원하지 못했다. e빔 리소그래피 등으로 일부 구현하고는 있으나 워낙 비용이 비싸 대량생산은 어려웠다.

연구팀은 이 기술이 차세대 반도체는 물론이고 유연센서기술과 고밀도 전자·디스플레이 기술진보에 핵심 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 이 상용화프로토콜을 보급하기 위해 스핀오프 창업과 기술이전을 추진 중이다.

이 연구는 지난 2010년 한국연구재단 기초연구사업 지원으로 시작했다. 이후엔 나노종합기술원과 미래창조과학부 지원을 받았다. 관련 원천기술 응용개발을 위해 KAIST 전석우, 정연식 신소재공학과 교수와 이정용 EEWS대학원 교수가 참여했다.

이 연구결과는 2011~2014년 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’, ‘어플라이드 피직스’, ‘스몰’, ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 각각 게재됐다.

박재홍 박사는 “디스플레이용 기능성 필름을 대체할 수 있는 기술”이라며 “초발수나 방습, 무반사, 초고시인성, 3차원영상, 파장선택 등 생활에 필요 하지만 기존 방식으로는 구현되지 않던 것을 나노 구조체로 구현했다는 데 의미가 있다”고 말했다.

대전=박희범기자 hbpark@etnews.com