초미세 나노구동기 세계 첫 개발

　위성간 RF통신을 광으로 대체하고 망막 디스플레이 등을 구현할 수 있는 나노구동 원천기술이 국내 연구진에 의해 상용화 수준으로 개발됐다.

　과학기술부 창의적연구진흥사업단 중 하나인 디지털나노구동연구단(단장 조영호 KAIST 바이오시스템학과 교수)은 극미세 생체근육의 구조와 동작원리를 응용, 광신호 및 바이오물질 정보를 나노미터(㎚) 수준으로 제어할 수 있는 ‘생체근육을 모사한 디지털 나노구동기(근육칩)’를 세계 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.

　지난 2000년 9월부터 올해 2월까지 2년간 ‘생체모사기법을 응용한 디지털 나노구동기관 구현에 관한 연구’ 과제로 개발된 이 기술은 실리콘을 재료로 전체 크기(1.2×1.2㎜)가 쌀알보다 작고 5.46㎛(1㎛는 100만분의 1m)의 운동 범위에서 12.4㎚ 정도의 움직임을 초당 7200회 연속발생시킬 수 있는 등 초미세 광 및 바이오물질 정보를 나노미터 정도로 제어할 수 있다.

　또 극소형이면서도 광자의 손실이 적고 고정밀 제어가 필요한 고속광통신·고밀도 광저장기·고화질 디스플레이 등 차세대 IT산업뿐 아니라 단백질이나 DNA 등 바이오물질을 정교하게 다루는 데 필요한 첨단의약 및 의료산업 등에 활용될 수 있는 핵심기술이다.

　특히 나노물질의 정교한 제어와 조합을 위한 나노제조산업 등 고부가가치 신산업 분야의 핵심기술로 사용될 수 있는 등 정보기술(IT)·생명기술(BT)·나노기술(NT) 융합 분야의 새로운 원천기술을 발굴할 수 있는 여지가 커 과학기술계로부터 주목을 받고 있다. 산업계에서는 삼성전자가 관심을 갖고 장기적인 투자상담을 진행 중이다.

　연구단은 나노구동기의 나노운동 감지를 위해 나노운동 감지능력을 향상시킨 나뭇가지 모양의 전극 구조를 가진 2×2.2㎜ 크기의 정전용량형 나노운동감지기를 고안했으며 기존 감지기에 비해 5배 이상 향상된 성능인 ±165㎚의 구동 범위에서 0.0005㎚/√㎐(5.5㎍/√㎐)의 감도로 최소 0.019㎚의 운동감지 능력을 실현했다.

　이런 비선형 나노구동기와 나노감지기는 고집적 나노저장기와 나노물질의 제어·조작이나 DNA 등 나노바이오물질의 검출과 취급에 응용이 가능하다.

　그동안 나노미터급 구동기 개발은 극미세 영역에서의 전기적 잡음과 제조 공정의 오차, 물성의 불확정성 등 기술적인 한계로 실현이 어려웠다.

　조영호 단장은 “IT·BT·NT 융합영역에서 나노구동에 관한 기초기술부터 제조 공정 및 측정분석기술에 이르기까지 전주기적 연구를 수행하고 있다”며 “미세 구동부품 산업 등 미래 정보기계 분야에서 고부가가치 첨단제조업 육성과 새로운 비즈니스 창출 등에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

　<대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr>