홍합 방식으로 나노입자 10초 내 조립…대량생산 가능

홍합은 물속에서 '족사'라는 털처럼 생긴 단백질을 방출해 바위에 단단하게 붙는다. 이 족사가 접착제 역할을 한다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 정현호 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 홍합의 수산기 분리 메카니즘에서 아이디어를 얻어 새로운 방식의 나노입자 조립 기술을 고안했다고 30일 밝혔다. 기존의 나노입자 조립 기술은 전처리 및 시간 단위의 긴 공정이 필요했다. 이 때문에 산업적인 대량 생산이나 상용화에 요구되는 속도(1~20m/분)를 달성하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 양성자 보조 정전기적 방법으로 나노입자 부착 속도를 크게 향상시켰다. 기존 대비 최대 1000배 속도로 몇 초 내 조립이 가능하다는 설명이다. 연구팀은 또 이 방법으로 전체 웨이퍼에 걸쳐 선택적으로 나노입자를 조립하는데 성공했다. 균일성과 일정한 정전기적 성능을 유지할 수 있기 때문에 공정상 발생하는 부분 결함은 재코팅으로 해결했다. 또 원하는 공간에 입자를 가져다 놓아 특정 패턴 제작이 가능한 '픽 앤 플레이스' 등의 다양한 광학 효과도 구현한다. 정현호 교수는 “빠르고 쉬운 나노입자 조립을 통해 고성능 나노소자의 산업 생산 간 격차를 줄이는 효율적인 솔루션이 될 것"으로 기대하며 "광학 의료 진단기기, AR/VR 기술, 광통신 시스템과 같은 첨단 장치 및 기술이 실제 삶에 적용될 수 있는 새로운 돌파구가 될 것"이라고 말했다. 이 연구는 김도은 박사과정 연구원이 제1저자로 등록됐다. 재료 분야 국제학술지 '어드밴스트 머티리얼즈(Advanced Materials)' 4월 18일자 권두삽화 (Frontispiece)로 선정됐다. 예산은 한국연구재단(NRF) 나노 및 소재기술개발사업 및 박사과정생연구장려금지원사업, GIST-MIT 공동연구사업, 과학기술원공동사무국의 공동연구 프로젝트의 지원을 받았다.