나노기술

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나노기술에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

명공학과 같은 다양한 공학분야의 참여가 동시에 이루어져야 할 것이다.
이러한 면에서 나노기술에는 학문간의 경계는 뚜렷하지가 않다. 즉, 나노기술은 초학제적(interdisciplinary) 기술이다. 그러므로 우리 나라 모든 과학 기술자들이 힘을 합하여 나노기술 발전에 동참을 하여야 할 것이며 정부와 기업도 지속적이고 체계적인 투자와 지원을 아끼지 말아야 할 것이다. 또한 정부와 학교는 미래의 나노기술을 유지계승하고 나아가 발전시킬 후학 또는 인력 양성에 많은 노력을 기울이어야 할 것이다.
우리나라의 나노기술 개발
우리나라도 국가과학기술위원회가 `나노기술 종합발전 계획'을 발표하고 미국·일본과 유럽 국가들과 같이 국가 주도의 나노기술 연구개발 경쟁에 뛰어들었다.
국내 나노기술 분야 전문가들은“나노기술은 물리·화학·재료·전자·생물·기계 등 여러 분야가 융합돼야 성과를 낼 수 있다”며 “여러 과학기술의 `퓨전', 곧 협력이 나노기술의 성공 여부를 결정짓게 될 것”이라고 강조한다.
전문가들은 나노기술이 산업에서 실용화하는 시기와 관련해 대체로 “학문적 탐색기는 지났으며 나노 반도체와 센서, 고성능 촉매 등 일부 분야는 2010년 안에 실용화가 본격화할 것”이라고 예측했다.
1.“나노기술은 과학 패러다임의 전환이다”
10억분의 1m인 나노미터(㎚) 단위에서 이뤄지는 나노기술은 물질을 원자나 분자 수준에서 분석·조작하는 기술을 총칭한다. 원자와 분자를 자유자재로 움직여 지금까지 자연계나 기존 재료에선 존재하지 않았던 새로운 물질을 합성해 만들어낸다는 점에서 기존의 연구방식과는 판이하다.
원자핵 주변의 전자 한두개를 움직여 작동하는 소자, 몇개의 암세포도 검출할 수 있는 초고감도 센서, 우리 몸 속을 탐사하는 초미세 로봇, 철강보다 5분의 1이나 가볍지만 10배 이상 강한 신소재 등 초미시세계에서 새로운 과학기술이 생겨나고 있는 것이다.
2. 나노기술 경쟁은 어느 분야에서 이뤄지나?
나노기술 연구는 정보기술이나 생명공학기술과 달리, 여러 과학기술이 긴밀하게 융합하는 독특한 방식으로 진행되고 있다.
물리·화학·전자·생물·의학·재료·기계 등의 과학기술자들이 하나의 나노 프로젝트에 공동참여하는 것은 흔한 일이다.
이런 과학기술의 융합을 바탕으로 나노기술은 반도체를 대체하는 새로운 전자소자와 신소재, 바이오 분야에서 가장 크게 연구개발 경쟁이 불붙고 있다.
화학자들의 역할도 커지고 있다. 분자 수준에서 꺽쇠·사각다리 등 원하는 크기와 모양의 나노 물질을 만드는 데 성공한 천진우 교수는 “현재 분자화학의 방법을 이용해 나노 크기의 반도체 입자와 저장기록 매체를 개발하는 일에 매달리고 있다”며 “트랜지스터와 같은 나노전자소자와 약물전달체 등에 응용할 수 있을 것”이라고 소개했다.
나노기술을 신경세포 등 생체에 응용하려는 `나노 바이오' 연구도 국내에서 최근 들어 막 시작되고 있다.
3. 나노기술 성공전략은 무엇인가?
우리나라가 장래에 나노기술에서 가장 강점을 발휘할 분야로 전문가들은 `나노 반도체' 또는 `전자소자' 분야를 가장 먼저 꼽았다. 우리의 나노기술은 미국·일본에 비해 25% 수준이지만 반도체 공정기술만은 세계 최고 수준 이며 이를 잘 활용한다면 나노소자 분야에서도 최고의 경쟁력을 갖출 수 있을 것이다.
전자소자 외에도 원자·분자를 조작해 새로운 성질의 물질을 만들어내는 신소재, 생명공학을 나노기술에 응용하는 나노 바이오 분야에서도 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 내다보고 있다.
그림 4. 유기/무기 나노재료의 응용분야
결론적으로 나노테크놀로지의 연구는 초기성장단계에 있지만, 앞에서 열거한 개발내용을 보면 향후전망은 매우 밝고 응용분야도 그림4에서 볼 수 있듯이 다양하게 전개될 수 있다. 새천년 21세기는 특히 환경문제 및 에너지문제가 가장 크게 중요시 될 것으로 예상되고 있으며, 그 중 나노기술은 각종 구조재료분야, 코팅분야, 포장 및 용기분야, 자동차분야, 항공분야, 전기전자분야등의 환경 친화적인 재료로서 매우 유망함을 알 수 있다.
이미 선진외국들이 본격적인 연구에 도달했음을 알 수 있고 학교와 연구소는 물론이고 정부차원에서도 적극적인 자세로 원천기반기술부터 응용기술까지 분야별로 차근히 진행되어 어는 정도 성과도 보여주고 있다.
그리고 국내에서도 이러한 나노테크놀로지를 구현시키기 위해 본격연구에 착수할 기미가 보이고 있는데, 재료를 포함한 전 산업분야에까지 영향을 미칠 수 있는 신기술이라는 인식 때문에 그 동안 진행해온 방식인 소규모적이고 특정목표를 위한 독립적인 과제보다는 차세대중점기반기술차원에서 대규모적인 협력과 투자가 추진 중에 있어서 다행이라고 생각되고, 향후 10년간 지속적인 연구를 토대로 국내 산업의 국제경쟁력을 보다 한 차원 높일 수 있는 분야가 되었으면 한다.
그림 5.길이 0.01㎜…세포 크기 기타
코넬대 연구팀이 만든 길이 0.01mm의 실리콘 바이올린.
세계에서 가장 작은 기타. 코넬대 연구팀이 실리콘을 깍아 만들었다. 기타의 길이는 0.01㎜로, 적혈구 세포의 지름과 비슷하다.
가장 만들기 어려웠던 부분은 6개의 줄. 굵기는 각각 50나노미터 (1나노미터〓10억 분의 1미터)이다. 기타의 줄은 사람 머리카락 굵기(0.1㎜)의 2000분의 1이다. 100개의 원자를 포개놓으면 줄 하나의 선폭이 된다. 줄을 뜯으면 10메가㎐의 소리가 나지만 주파수가 높아 들을 수 없다.
기타는 전자빔 식각(蝕刻)기술로 만들었다. 실리콘 결정 위에 필름을 씌우고 전자빔을 쏘여 기타 모양으로 필름을 뚫었다. 그 뒤 필름이 뚫린 부분의 실리콘을 화학약품에 노출시켜 더 깎아내고, 필름을 제거하면 기타가 된다.
최근에 나온 삼성전자의 512메가D램 반도체 회로의 선폭은 0.12㎛(1㎛〓1000분의 1㎜) 즉 120나노미터이다. 이 회로는 빛을 쏘여 깎아냈다. 하지만 빛은 파장이 커서 더 이상 미세한 회로를 만들기 어렵다. 도끼로 조각을 하는 꼴이다.
하지만 ‘나노시대의 엔진’인 전자빔 식각기술을 이용하면 10나노미터까지 가공할 수 있다. 우리나라에도 서울대 동국대 전자통신연구원 과학기술원이 최근 전자빔 식각장비를 도입하고 나노기술 개발에 뛰어들었다.

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