한국기계연구원(원장 최태인)은 지식경제부 나노융합 산업원천기술개발 사업의 지원을 받아 KAIST(총장 서남표)와 공동으로 3차원 나노금형을 고가의 노광장비를 사용하지 않고 값 싸게 대량 생산할 수 있는 원천기술을 개발했으며, 이에 대한 성과를 인정받아 나노코리아 2012 어워드 산업기술부문에서 산업기술평가관리원장상을 수상한다.

  3차원 나노금형 제작기술은 차세대 메모리, 나노센서 등을 값싸게 제작할 수 있는 나노임프린트 공정의 핵심기술로서, 기계연 정준호 박사 연구팀은 KAIST 김상욱교수팀과 공동으로 금속산화물 소재의 3차원 직접 나노임프린트 공정과 블록 공중합체 자기 조립공정을 융합해 30 nm급 3차원의 나노금형을 제작하는데 성공했다. 개발된 기술은 공정이 단순할 뿐만 아니라 대면적 3차원 곡면 상에 수십 나노미터 크기의 구조물을 제작할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

  이번 연구성과의 핵심기술인 금속산화물 직접 나노임프린트 공정과 자기조립공정의 융합기술은 직접 나노임프린트 공정을 이용하여 넓은 면적에 큰 주기의 금속 산화물 패턴을 제작하고 금속 산화물 패턴 내부에 정렬된 블록 공중합체 나노구조를 형성시키는 기술이다. 식각공정을 사용하지 않는 직접 나노임프린트 공정으로 제작한 금속산화물 패턴은 표면 조도가 매우 우수하며 고온에서도 안정한 격벽구조를 유지할 수 있어 결함이 없는 블록공중합체 나노구조를 형성시킬 수 있다.

  3차원 나노금형 제작기술의 산업화를 위해서는 실리콘 웨이퍼 기판기반 나노제품과 25인치 이상의 대면적 기판기반 나노제품 특성이 상이하기 때문에 각각에 대한 최적화 공정개발이 필수적이다. 차세대 메모리,와 나노센서 등과 같은 실리콘 웨이퍼 기판기반 나노제품의 경우에는 각 제품별 요구 특성에 부합하는 3차원 나노금형 설계 및 제작이 필요하며, 투명전극과 같은 대면적 기판기반 나노제품의 경우에는 대면적 나노금형 제작기술 개발이 선행되어야 한다.

  기계연 정준호 박사 연구팀은 현재 8인치 웨이퍼 기판에 대한 공정을 구현했으며, 향후 대면적 유리기판에 본 공정을 이용해 나노와이어기반 투명전극 개발에도 적용할 계획이다. 이번 연구결과는 지난 2012년 5월 21일(월) 발간된 나노분야의 저명한 국제 학술지인 ‘small’(IF: 8.349)에 내부 표지논문으로 선정되기도 했다.

  지난 1976년 설립된 정부출연연구기관인 한국기계연구원은 나노융합기계연구본부 산하 3개의 연구실(나노공정연구실, 나노역학연구실, 나노자연모사연구실)이 나노공정·측정·장비 및 나노자연모사 분야의 원천기술 개발을 위해 매진하고 있으며, 특히 정준호 박사팀은 나노임프린트공정 및 나노소자응용 관련 원천기술을 다수 보유하고 있다.