나노융합산업은 기존 제품에 나노기술을 접목해 획기적으로 개선 또는 혁신하거나, 전혀 새로운 나노기능에 의해 창출되는 신산업이다.
세계 시장규모만 2015년까지 약 3조달러 이상으로 예상된다. 이러한 나노시장을 본격적으로 열기 위해서는 경제적인 나노생산기술이 반드시 필요하고, 대표적인 기술이 바로 나노임프린트 리소그래피(NIL)다. 이 기술은 현재 반도체 핵심 패턴닝 제조 공정인 광 리소그래피와 경쟁해 대체하거나 혼용하는 방법으로 사용될 수 있는 차세대 나노생산기술로 주목받고 있다.
나노임프린트 리소그래피는 나노구조물이 각인된 스탬프를 사용해 도장을 찍듯 기판 상에 나노구조물을 전사하는 공정이다. 전량 수입에 의존하는 수백억대 노광장비로도 구현이 어려운 10㎚급 패턴 형성도 가능한 장점이 있다.
나노반도체소자나 정보저장기, 디스플레이, 조명 등 다양한 분야에 적용이 가능하기 때문에 미국 과학재단(NSF)은 나노임프린트 리소그래가 10년 안에 3000억~3500억달러 규모의 시장을 형성할 것으로 예측했다.
21세기 프론티어사업으로 추진중인 나노메카트로닉스사업단으로부터 2002년부터 9년간 정부지원금 129억원을 지원받은 한국기계연구원 정준호 박사 연구팀은 원천기술 확보차원에서 30㎚급 나노임프린트 리소그래피 공정을 개발하고, 저항변화메모리, 디스플레이, 조명, 나노바이오소자, 유기태양전지에 적용하는 연구를 통해 50여편의 SCI 논문과 60여건의 국내외 특허 출원 및 등록 실적을 보유하고 있다. 또한, 나노임프린트 리소그래피의 실용화 사업 추진을 통해 지금까지 10건의 기술이전과 4억원이 넘는 기술료 징수 실적을 올렸다.
연구책임자인 정준호박사는 이러한 실적을 인정받아 지난해 9월 나노임프린트공정의 국내연구기반 구축 공로로 2010년도 우수자본재 개발유공자 포상인 지식경제부장관표창을 받았다.
대표적인 실적으로 지난해 나노스펙트럼센서 양산용 30㎚급 나노임프린트공정기술을 미국 기업에 이전했다. 이미지센서에, 자체 개발한 나노임프린트 공정으로 개발한 나노필터어레이를 장착해 나노스펙트럼센서를 제작하게 되면 기존 이미지센서의 감지 범위를 최대 10배 이상 넓힐수 있다. 이 나노스펙트럼센서를 사용하게 되면 기존에는 주간과 야간으로 별도의 이미지센서를 사용해야 했던 것을 한 개의 센서로 감지할 수 있어 자동차 및 보안장치 적용에 유용하다.
양산에 필요한 나노임프린트장비는 한국기계연구원과 국내업체에서 개발해 나노람다의 국내지사인 나노람다코리아에 공급, 이미지 센서 제품을 국내에서 양산할 계획이다. 향후 5년 내 관련 시장규모가 1조원에 이를 것으로 예측되고 있어 상당한 기술료 수입도 예상된다.
올해에는 고효율 OLED와 LED에 저가 대량으로 양산할 수 있는 나노임프린트 리소그래피 공정을 개발했다.
OLED와 LED는 모바일 디스플레이 및 TV 백라이트 조명에 적용되면서 그 시장이 급속히 커지고 있으나 대형 TV 및 일반조명에 적용되기 위해서 현재의 광효율을 개선해야만 가능했다.
연구진은 이러한 필요에 따라 기존 OLED와 LED 대비 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 광결정 OLED 및 LED를 생산할 수 있는 기술을 개발한 것. 자외선 나노임프린트 리소그래피를 사용해 고굴절 무기물 나노구조물을 에칭없이 한번에 제작할 수 있어 생산 단가를 획기적으로 낮출 수 있다는 장점이있다.
이 결과는 지난 1월 관련 국제저명학술지인 저널 오브 머티어리얼 케미스트리(피인용지수: 4.795)에 게재됐다.
이 기술은 광결정 OLED 및 LED의 양산을 가능하게 하는 산업적 파급효과가 매우 큰 기술로 올해 상반기 내에 기술이전이 가능할 것으로 보고 있다.
◇정준호 박사 인터뷰
“정부가 한 사업에 10년간 꾸준히 지원했다는데 큰의미를 부여하고 싶습니다. 10년 정도 ‘올인’하면 그 분야에서는 전문가 소리를 들을 수 있다고 봅니다.“
나노메카트로닉스기술개발사업단에서 나노임프린트 공정분야 핵심과제를 수행하고 있는 한국기계연구원 정준호 박사는 “세계적인 연구성과를 낼수 있었던 것은 정부가 지난 10년간 꾸준히 지원해준 덕분”이라며 “지금이 상용화로 가는 고비”라고 말했다.
정 박사는 지금이 정부의 나노정책의 중간 분수령 정도 된다는 입장을 드러냈다.
“원천기술 개발 이후 사업을 여기서 끝낸다면 모든게 사장될 것입니다. 산업화로 나가기 위해서 현재 정부가 추진중인 나노 2020프로젝트가 반드시 성사돼야할 것입니다.”
정 박사는 “나노임프린트 리소그래피는 1995년 미국 프린스턴대학에서 최초로 제안했다”며 “향후 2~3년 안에 디스플레이와 조명 등 제조산업의 핵심 나노생산공정으로 자리매김을 할 가능성이 매우 크다”고 설명했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr
