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.

앞줄 오른쪽부터 시계방향으로 GIST 석박사통합과정 이주형 연구원, 정현호 교수, 박사과정 김도은 연구원, 석박사통합과정 마지영·김규린 연구원, 한장환 박사후연구원, 석박사통합과정 김현민 연구원.

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.