팔만대장경을 A4 용지 한 장에…초미세 나노구조체 인쇄·전사기술 세계 최초 개발

[초미세 나노 전사 프린팅 기술 도식도]

아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 10나노(㎚·10억분의 1ｍ)급의 초미세 나노구조체를 인쇄해 원하는 물질에 옮기는 기술을 세계 최초로 개발했다.

10나노급은 사람 머리카락 굵기의 만분의 일에 해당한다.

미래창조과학부는 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학부 정연식 교수와 정재원 연구원이 주도하고 나노종합기술원 박재홍 박사, 한국과학기술연구원(KIST) 이승용 박사 등이 공동 참여한 연구에서 이러한 성과가 나왔다고 11일 밝혔다.

금속활자 인쇄와 유사한 나노 인쇄는 통상 인쇄기판의 역할을 하는 ‘탄성몰드’에서 나노구조체를 찍어내는 방식을 활용한다.

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하지만 나노구조체와 탄성몰드 간 접착력 등의 문제로 10나노급의 초미세 인쇄는 물리적으로 불가능한 것으로 인식돼 왔다.

연구진은 기존의 탄성몰드와 달리 표면에너지가 높은 고분자를 탄성몰드로 사용해 한계를 극복했다.

인쇄된 나고구조체를 실리콘기판이나 유연소재 등 다른 물질로 옮기는 전사 기술도 혁신해 거의 모든 물질 표면에 나노구조체를 전사하는 방법을 찾아냈다.

연구진은 이 기술을 활용해 ‘꿈의 소재’라 불리는 그래핀의 원료인 실리콘 웨이퍼 기판뿐만 아니라 사람 피부 표면에 나노구조체를 전사하는데도 성공했다.

나아가 폭발성 가스 누출을 감지하는 고성능 가스 센서, 과일 표면의 잔류 농약 검출을 수초 만에 끝내는 첨단 센서도 제작했다.

이 기술을 활용하면 디스플레이 핵심 소재인 편광판의 효율을 높여 휴대전화 디스플레이의 전력 소모를 절반으로 줄이는 것은 물론 모두 펼치면 축구장 넓이에 해당하는 팔만대장경을 A4 용지 한장에 축소 인쇄하는 것도 가능하다.

정연식 교수는 “이번 기술은 10년 후 전 세계적으로 100조원의 시장이 형성될 것으로 예상하는 인쇄·유기·유연 전자기기 제조의 원천기술로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구는 미래부가 추진하는 글로벌프런티어사업 스마트IT융합시스템연구단의 지원 아래 수행됐으며, 그 결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 11월 10일자 온라인판에 실렸다.
페이지를 통해 제공할 예정이다.