국내에서는 1990년대 중반에 들어서야 표면과학의 중요성이 국가적으로 인식되기 시작했으며, 이런 상황에서 연세대학교 초미세표면과학연구센터가 우수과학연구센터(SRC)로 지정돼 국고 지원을 받아 지난 95년 설립됐다.
이 센터는 초미세 표면과학 연구에 관련된 여러 첨단과학 연구시설을 보유하고 있으며 이 시설과 포항의 제 3세대 방사광을 이용하여 초미세 표면의 원자구조 및 전자구조에 관한 실공간적 연구, 표면 및 극초박막의 자기적 특성연구 등에 대한 연구를 수행하여 신기능성 초미세소자 개발에 필요한 기초자료 제공과 국제경쟁력을 갖춘 우수인력을 양성하고, 세계적인 표면연구센터로서의 위상을 확립하고 있다. 특히 97년도 과학재단 1단계 평가에서는 A등급으로 인정받은 국제적인 표면물리연구집단이다.
나노구조물의 표면과학연구 국제적인 학술활동도 활발
초미세 표면과학 연구센터는 표면물리, 표면화학, 응용물리학 등 다양한 전공의 총 16명의 교수급 연구원으로 구성되어있으며, 연세대에 설치된 표면협동대학원 과정을 비롯하여 포항공대, 충북대 등 5개 대학과 표준과학연구원, 포항가속기연구소에 소속된 16명의 연구원, 5명의 연구교수, 7명의 박사후 연구원, 40명의 석 박사 과정 학생들이 참여하고 있다.
이 센터의 조직은 소장 산하에 기본사업 및 주요정책 결정, 연구과제 선정, 예산운영주관 등의 기능을 수행하는 운영위원회, 국내외 전문가로 구성된 자문위원회, 연구사업의 공정운영을 위한 평가위원회가 설치되어 있으며, 실제 연구와 각종 사업 추진을 위해 7개의 연구부, 표면전자연구부, 표면원자연구부, 표면자성연구부, 국내외교육사업부, 국제협력부, 표면분석지원부, 국산화 개발부로 구성되어있다.
현재 연구소의 핵심연구과제는‘Si 나노산화박막의 표면구조와 물성연구’이며, 진행중인 연구과제는‘표면흡착계의 초미세전자구조 연구’‘나노구조물의 표면원자구조 및 물성연구’등이 있다.
24명의 박사와 78명의 석사를 배출해온 초미세표면과학연구센터는 최근에 나노차원의 표면과학을 집중적으로 연구하고 있으며, 제10회 국제 STM학술회의를 개최하는 등, 국제적인 학술활동도 활발히 수행하고 있다. 이외에도 선진 표면과학연구센터와의 정보교환 및 협력연구, 국제진공과학연합회의 등 국제 저명 학술회의를 유치하고, 국제 공동연구를 적극적으로 수행하고 있다. 또한 국제 공동세미나 및 심포지엄 개최를 활발히 하고있다.
초대면적 유기EL양산기술 등 세계정상급 신기술 다수개발
한편 이 센터의 소장 황정남 교수는 하드디스크 드라이브의 기록용량을 6배 증가시킬 수 있는 신기술을 개발해 화제가 됐다. 이는 미국 IBM이 개발한 기술보다도 3배의 기록밀도를 높일 수 있는 기술로, 자기기록매체 개발기술을 약 5∼10년 정도 앞당길 수 있을 것으로 평가되고 있다. 황 교수는“이 기술이 상용화될 경우, 현재 사용되는 수평기록방식의 자성기록매체 한계밀도인 1제곱인치당 10기가바이트의 한계를 극복, 60기가바이트까지 기록밀도를 높여 자기기록매체 즉 하드디스크 드라이브의 초소형화에 크게 기여할 것으로 예상”되며“기록밀도를 6배정도 향상시킬 수 있다”고 설명했다.
그동안 기록밀도의 한계를 극복하기 위해 수직 자성기록방식, 격자형 자석기록방식 등 기록밀도를 증가시키는 새로운 기술이 개발됐으나 기존기술과 비호환성으로 인해 상용화가 어려운 실정이었다. 이에 비해 이번 기술은 관련 산업체에서 사용중인 수평 기록방식 자성기록매체 제조공정에 바로 적용할 수 있어 하드디스크 드라이브, 광자기디스크 드라이브, 미니디스크 드라이브, 플로피디스크 드라이브 등 거의 모든 자기정보 기록매체 생산에 사용할 수 있다는 장점이 부각되고 있다.
또한 최근 이 센터의 정광호 교수 연구팀과 유기EL 기술벤처업체인 야스(대표 황창훈)는 공동으로 초대면적(730㎜×920㎜) 유기EL 기판을 양산할 수 있는 대형 선형노즐 증발원을 개발했다. 이 기술은 유기물을 증기로 만들어 유리기판에 코팅시키는 제조공정에 필요한 핵심 기술로, 독자 개발한 선형 노즐을 통해 증기압을 정밀하게 유지함으로써 대면적 평판증착이 가능한 것이 특징이다.
이 기술을 적용하면 초대면적 유기EL 기판의 박막 평탄도(98％)와 유기 박막의 발광효율을 크게 높일 수 있으며, 150시간동안 연속사용이 가능해 21인치와 32인치는 물론 42인치급 유기EL도 생산할 수 있는 것은 물론, 기존 유기EL 휴대폰 생산라인에 활용할 경우, 양산수율을 획기적인 수준으로 끌어올릴 수 있다. 정 교수는“미국, 일본, 대만에서도 대면적 유기EL용 증발원 개발에 대규모 투자를 하고 있으나, 아직 성공한 사례가 없으며, 현재 휴대폰용으로 양산되는 21인치급 유기EL 기판에 적용된 증발원도 박막의 균일도가 떨어져 양산 수율을 높이는데 한계가 있다”며“이번 기술개발로 기존 유기EL 디스플레이기기의 양산성을 획기적으로 높이는 한편, 대면적 유기EL TV도 생산할 수 있어, 유기EL 시장 확산의 전환점이 될 것”이라고 설명했다.
센터의 우수성 국제적으로 인정받아
동경대‘반도체표면화학연구소’도 이 센터 안에 한국 분소를 설치하는 등 초미세표면과학연구센터의 우수성은 국제적으로 인정받고 있다. 황정남 교수도“본 연구소의 연구업적에 대한 국제적인 수준을 가늠해 보기 위해 본 연구소와 연구분야가 유사하고 연구원 수가 비슷한 영국 리버풀대학의 표면과학연구센터의 지난 6년간 연구업적을 비교한 결과, 양적인 면(SCI 논문수)에서는 거의 비슷하고, 질적인 면에서는 본 센터가 다소 앞서는 결과가 나왔다”며“본 연구소의 연구수준도 국제적으로 최상위 급에 도달했다”고 말했다.
한수진기자 <popsci@sedaily.com>
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