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고성능 나노물질 기반 IT 융합 기술로 세계적 도약고기능성 나노 소재의 IT 접목을 통한 IT 경쟁력 확보
  • 공동취재단
  • 승인 2010.01.11 11:04
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▲ 명재민 교수는 IT/NT 산업의 핵심인 반도체/디스플레이 재료 및 소자 분야의 전문가로서 2000년 3월 부임한 이래 약 127편의 SCI 논문을 국제학술지에 발표해 오고 있다.
국내 정보산업은 외형적 고도성장에 비해 핵심 소재·부품의 대외의존도가 너무 높기 때문에 정보산업의 미래마저도 불투명하다. 세계적으로 완제품의 조립생산 능력이 평준화되면서 소재·부품 산업이 산업 경쟁력의 핵심으로 대두되었다. 특히 세계 경제의 글로벌화, 기술 평준화에 의한 BRICs의 가격경쟁력, 선진국의 원천 기술 보호를 극복할 수 있는 새로운 기술 분야가 절실히 요구되고 있다. 가격 중심의 기존 경쟁 속에서 중국의 추격과 선진국의 견제를 극복하면서 성숙기의 한계 이익을 극복하기 위해서 기존의 임계 성능형 기술 영역에서 새로운 기술 융합형 소재 개발을 통한 신수요 창출과 기술 차별화를 동시에 구현할 필요가 있다.
특히 국내 부품·소재 산업의 경우 전체의 99.1%를 차지하는 중소기업이 생산액의 55.5%를 담당하고 있다. 영세기업이 대부분을 차지하여 R&D 투자 여력이 매우 부족한 반면 정부의 부품·소재 R&D 지원은 분야별 단기 응용기술에 집중되고 있다. 따라서 미래기술 수요에 대응하는 장기적인 정보소재·부품 개발 및 이를 위한 우수 인력 양성이 시급하다.

세계적으로 찾아보기 힘든 일관적 체계 연구 프로그램
연세대 고성능 나노물질 기반 IT 융합기술 WCU사업단은 나노 재료의 합성기술, 계면특성 조절 기술에서 세계적인 역량을 가진 Younan Xia 교수를 유치하여 전문 연구인력을 양성하고 국내 연구진들과 ‘고성능 나노 물질 기반 IT 융합 기술’이라는 연구 주제를 가지고 공동 연구를 진행해 IT 융합 핵심기술을 확보하고자 구성 되었다. 사업단은 현재 나노기술(NT)의 핵심이라 할 수 있는 재료의 합성에서 시작하여 반도체, 디스플레이, 에너지, 생체의료 등 다양한 분야에 활용이 가능한 IT 소자들을 연구·개발하고 있다.
사업단의 공동 연구는 ‘고성능 나노물질 합성’, ‘나노물질을 이용한 공정기술’, ‘나노물질을 이용한 IT융합 소자’ 3개의 세부과제로 구성되어 있다. 가장 큰 강점은 재료합성, 공정, 소자 분야의 전문가들이 모여 공동연구를 진행하기 때문에 연구의 효율이 매우 높다는 것이다. 참여 학자 각 개인들의 연구분야가 서로 중첩되는 측면이 있으면서도 각각 고유의 분야가 있어, 활발한 공동연구를 통해 막대한 시너지 효과를 창출할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
   
▲ 고성능 나노 물질의 합성, 이들에 적합한 공정기술, 그리고 이를 이용한 소자의 개발까지 일관적인 체계에 입각해 연구를 수행하고 있다.
나노물질 공정기법들은 지난 기간 동안 국내외적으로 많은 연구가 이루어져 왔다. 연구진이 초빙한 해외학자인 Younan Xia 교수는 나노 물질의 자기조립 및 soft lithography 분야의 세계적 대가라고 일컬어진다. 전세계적으로도 화학분야에서 논문 편당 인용지수가 가장 높은 화학자 5위에 선정될 만큼 동 분야에서 권위를 인정받고 있다. 국내 참여학자인 정운룡 교수는 고분자재료와 무기재료의 합성 및 응용에 대하여 다년간의 연구 경험을 가지고 있으며, 합성을 통한 나노재료의 구조 제어와 유/무기 하이브리드 분야의 전문가이다. 특히 화학적인 변환을 통한 다양한 반도체 재료의 합성은 정 교수가 선도하고 있는 분야로, 우수한 성능의 나노재료를 대량으로 생산할 수 있는 방법이기 때문에 합성 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 그 외 강달영 교수는 나노 임프린트 공정을 국내에서 최초로 연구 개발하였고, 단결정 반도체 물질들의 전이 인쇄 공정 및 이들을 이용한 구부리거나 잡아 늘일 수 있는 전자소자 개발의 최선두에 서있다.
사업단장인 명재민 교수는 IT/NT 산업의 핵심인 반도체/디스플레이 재료 및 소자 분야의 전문가로서 2000년 3월 부임한 이래 약 127편의 SCI 논문을 국제학술지에 발표해 오고 있다. 2006년에는 성장동력 반도체사업단의 전문위원을 역임하였다. 나아가 학술활동의 중요성을 인식하여 대한금속재료학회, 한국재료학회, 한국전기전자재료학회 등의 편집위원과 이사직을 수행하며 과학기술의 발전 및 보급에도 큰 기여를 하고 있다.
그러나 현재까지의 나노 소재를 이용한 공정기술의 개발은 단편적으로 이루어져 왔으며, 특히 물질에 따른 적절한 공정기법의 차이로 인해 개별적인 수준에 머무르고 있다. 나노물질은 단순히 크기가 작다는 차이점뿐만 아니라, 벌크에서 볼 수 없었던 독특한 전기적, 전자적, 광학적 특성들을 보유함이 밝혀지고 있으며, 이러한 새로운 특성을 이용하여 각종 소자를 제조하고자 하는 노력이 활발하다.
고성능 나노 물질을 이용한 소자의 제조에 있어서, 간단하면서도 경제적인 공정기술의 개발은 그 성패를 좌우할 핵심적 요소 중의 하나이다. 이 조건들을 충족시킬 수 있는 기술들로서 self-assembly, soft lithgoraphy, 그리고 전이 인쇄 공정 기술 등을 들 수 있으며, 연세대학교 신소재공학과 WCU 연구진의 보유 기술 수준은 세계 어느 연구 그룹과 비교해도 결코 뒤지지 않는다.

전문지식의 고등 인력 양성 체제 구축
본 연구에서는 고성능 나노 물질의 합성, 이들에 적합한 공정기술, 그리고 이를 이용한 소자의 개발까지 일관적인 체계에 입각해 연구를 수행하고 있다. 이러한 일관적 연구는 전 세계적으로도 그 유래를 찾아보기 쉽지 않은 프로그램이며, 특히 참여하는 연구인력들이 각 분야의 전문가들로 구성되어 있어서 과제의 성공적 수행을 위한 필요조건을 충족시키고 있다.
현재 Xia 교수는 대학원생들을 대상으로 재료의 화학적 합성·제조 부분의 교과목 ‘고기능성 나노재료’를 신설하여 강의를 진행 중이며, 국내 교수진 또한 사업단의 연구 과제에 부합하는 교과목을 개설 중 혹은 개설 예정이다. 또한 Xia 교수는 학부 실험실습 교과에도 참여하여, 학부생들의 학문적 동기를 유발하고 국제적 수준의 실험실습 기회를 제공한다. 이러한 Xia 교수와의 공동연구를 통한 결과들이 Nano Letters 등과 같은 해외 저명 저널들에 출판되면서 괄목할 만한 연구성과를 거두고 있다. 이 외에도 대학원생들의 연구력 향상을 위해 공동 논문 지도 교수제, 석·박사 논문 심사 참여, 대학원생 해외 연수 프로그램, 산학협력, 학부생 대상의 인턴제·단기 강좌 개설 등 다양한 프로그램을 개발했다. 이를 통해 기존의 Out-bound 위주의 국제화에서 탈피, In-bound 국제화를 이루고, 세계적 수준의 연구 중심 대학원으로 발전할 수 있을 것으로 기대하며, 궁극적으로는 나노물질에 기반한 IT 융합기술 분야의 고급 전문인력을 양성할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
사업단을 이끌고 있는 명재민 사업단장은 “현재의 공동연구를 통해서도 매우 우수한 결과들이 도출되고 있지만, 향후에는 Xia 교수가 속한 Washington University in St. Louis 와의 인적교류를 활성화하여 학생들의 연구능력을 향상시키고, 이를 통해 연구수준의 국제화에도 집중할 것”이라고 밝혔다. 연세대 신소재공학과 WCU 사업단은 2009년 4월에 선정되어 다소 짧다고 할 수 있는 7개월간의 사업기간동안 19편의 논문이 출판 및 출판예정, 투고 준비 중으로, 연구 실적이 매우 우수하다. 학계에서는 특히 게재 확정된 논문이 모두 상위 10%에 해당되는 논문이며, 출판되었거나 출판예정인 논문의 평균 impact factor가 높아 세계적인 연구그룹들에 비견해도 손색이 없을 정도로 탁월하다고 평가되고 있다.

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