올해로 두번째를 맞는 나노코리아 행사에서는 나노산업기술상, 나노연구혁신상, 특별상 등을 수여하는 시상식도 함께 마련했다.
나노산업기술상은 우수한 제품·기술개발에 성공한 업체들에, 나노연구혁신상은 우수한 연구실적을 발표한 개인에게, 특별상은 나노산업발전에 기여한 공로자에게 주어진다.
처음 실시되는 이번 시상식에서 영광의 나노산업기술 대상은 삼성전자가, 나노연구혁신 대상은 박영우 서울대 교수가, 특별상은 다카히로 마츠이 일본나노테크 사무국장이 각각 수상했다.
★수상자
<나노산업기술상>
대상(산업자원부 장관상):삼성전자
금상(조직위원장상):LG생활건강
은상(전시위원장상):한국전력기술
<나노연구혁신상>
대상(과학기술부 장관상):박영우 서울대 물리학과 교수
금상(조직위원장상):염근영 성균관대 염근영 교수
<특별상>
전자신문사장상 : 다카히로 마츠이(일본나노테크 사무국장)
◆나노산업기술상-대상(산업자원부장관상) 삼성전자
삼성전자(대표 윤종용)는 세계 최초의 ‘3차원 나노 S3(Stacked Single crystal Si) 테크놀로지를 이용해 세계 최소형 S램 셀을 개발해 나노산업기술상 대상을 수상했다.
기존 S램 셀은 80∼90F2인데 반해 3차원 구조의 S3 S램은 싱글 스택의 경우 46F2, 더블 스택의 경우 25F2로 1/2∼1/3 수준으로 획기적으로 셀사이즈가 축소된다. 따라서 S램의 고유 특성(Low Stand-by Current 및 High Speed)을 유지하면서 대용량화가 가능해 S램의 응용 범위를 획기적으로 확장할 수 있을 뿐 아니라 새로운 시장 창출의 길도 열어 놓았다. 특히 S3 나노 테크놀로지는 S램뿐만 아니라 모든 반도체 제품에 응용될 수 있는 나노기술로 반도체 제품의 칩 사이즈 및 특성을 획기적으로 향상 시킬 수 있는 파괴력이 있다. S3 S램 셀에서는 우선적으로 S램에 대해 S3 테크놀로지 기반 기술 및 양산 가능 기술을 확보하였으며 적층 구조 트랜지스터를 이용한 세계 최초의 반도체 제품(S3 SRAM)을 개발했다. 3차원 나노 S3 테크놀로지는 S램을 비롯한 메모리 전반에서 세계 시장 1위를 항구적으로 유지하게 해줄 수 있는 기술이며, 이 산업 분야 ‘나노 테크놀로지 리더 삼성’의 이미지를 확고히 부각시켰다.
삼성전자는 이 기술과 관련 현재까지 총 5건의 특허출원(해외 출원 4건 등 전략특허 포함)을 낸 상태로, 최소 20건 이상의 특허 출원을 준비중에 있다. 3차원 구조로 반도체 디바이스를 제작해 칩 사이즈를 축소하려는 시도는 계속되고 있으나 기술적인 어려움으로 인하여 단위 소자 레벨로만 연구가 되어 왔을 뿐, 실제로 SOI 수준의 스택 트랜지스터를 사용하는 제품 레벨의 기술은 세계 어디에서도 실현되지 못하고 있는 상태다.
최근 들어서 르네사스, 히타치 등 경쟁사에서도 3차원 구조 반도체 디바이스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 르네사스는 S램 로드 트랜지스터를 ILD 위에 TFT로 형성하고, TFT 특성 부족에 의한 문제점을 S램 셀 노드에서 D램 셀을 부착해 해결한 슈퍼 S램을 발표한 바 있다.
◆나노산업기술상-금상(조직위원장상) LG생활건강
LG생활건강(대표 최석원)은 ‘나노카본볼 소재 및 응용상품’을 개발해 나노산업기술상 금상을 수상했다.
나노카본볼은 나노기술로 만든 200∼500nm 크기의 속이 빈 공 모양의 탄소구조체로 표면에 3nm 크기의 흡착 공간이 매우 잘 발달된 신소재다.
이 소재는 가전제품의 탈취제 및 탈취필터, 자동차 에어컨용 필터, 정수기용 필터, 식품선도유지기능성 촉매담채, 연료전지용 탄소 구조체 등에 응용될 수 있다. 또 무독성인 점과 공의 표면에 발달된 수nm 크기의 기공에 약효성 물질이나 효소를 고정화할 수 있어 약물전달(DDS) 소재 또 효소 고정화 소재 등으로 널리 활용될 가능성이 높다.
나노카본볼 표면의 두께는 약 50∼200nm 크기로 3nm 크기의 메조기공(mesopore)이 잘 발달돼 있다. 따라서 비표면적(BET surface area)이 1450 m2/g으로 흡착공간이 일반적인 고급 활성탄(일본 Kuraray 활성탄)의 1.5∼2배 정도다. 암모니아, 메틸메르캅탄, 트리메틸아민과 같은 생활악취에 대해 나노카본볼 탈취소재는 고급활성탄에 비해 10∼12배 향상된 탈취 능력을 보여준다.
나노카본볼은 총 7단계의 합성공정으로 만들어진다. 먼저 무기반응(Inorganic synthesis)으로 나노코아를 만든 후 코아 표면에서의 계면활성제의 정렬·무기반응·계면활성제 제거의 연속 반응으로 3nm의 채널을 가진 메소(Meso) 셀(shell) 구조체인 하얀 나노실리카볼(지름 500nm 크기)이 합성된다. 또 나노실리카볼의 채널에 모노머를 넣고 고분자 반응시킨 후 탄화시켜 무기물을 녹여내면 나노실리카볼의 복제품(Replica)인 나노카본볼이 합성된다. 최종적으로 촉매를 첨착하여 나노카본볼 소취 소재가 합성된다.
◆나노산업기술상-은상(전시위원장상) : 한국전력기술
한국전력기술(대표 임성춘)은 ‘고기능 암모니아계 탈질 나노 촉매 기술’로 나노산업기술상 은상을 수상했다.
이번에 개발된 기술의 명칭은 ‘저온(170∼450℃)에서도 우수한 탈질성능을 갖는 SCR 저온 나노 촉매’다.
SCR (Selective Catalytic Reduction)는 암모니아를 사용하여 NO를 선택적으로 환원시켜 제거하는 기술로서 SCR기술은 촉매개발 및 반응기 개발과 조업조건에 따른 공정개발 등의 분야로 나눌 수 있으며 이들 각 분야 기술을 병행하여 개발해야 실용화가 가능한 복합기술이다.
이들 기술 중 촉매개발 부분은 SCR 기술의 핵심이라 할 수 있으며, 개발된 촉매특성이 SCR 공정의 위치 등 공정을 결정할 수 있으므로 매우 중요한 요소기술이라 할 수 있다. 현재까지 귀금속 촉매로부터 염기성 금속촉매까지 수백 종의 다양한 촉매가 제안되었으며 규제치를 만족할 만한 NOx 전환율을 유지하는데 350℃ 이상의 높은 온도가 필요하다.
그러므로 열역학적인 면이나 경제적인 면에서 효율적인 공정을 위해서는 약 170∼450℃의 넓은 온도범위에서 활성을 가지는 저온 나노 탈질촉매의 개발과 촉매특성에 적합한 공정연구가 중요하다. 저온 탈질 촉매를 성공적으로 개발하기 위해서 SCR 반응에 큰 영향을 미치는 반응온도, NH3/NOx 몰비, 유속 등의 반응특성 연구와 실제 배가스에 포함되어 촉매의 활성화를 저하시키는 수분에 내구성을 증진 시키는 연구가 시급한 실정이다.
◆나노연구혁신상-대상(과학기술부장관상) 서울대 물리학과 박영우교수
박영우(52) 서울대 물리학과 교수는 나노재료 부분에서 공적을 인정받아 나노연구혁신상 대상을 수상했다. 박교수는 전도성 고분자 나노 도선과 탄소나노튜브 등의 나노재료에 대한 전하수송 특성연구를 통해 나노관련분야에 수십 편의 논문을 발표하고 이 분야의 발전과 인력 양성에 공헌한 점을 인정받았다.
특히 전도성 고분자 나노 도선과 탄소나노튜브 등을 이용한 트랜지스터 제작, 그 특성 평가를 통해 관련 분야의 기술 향상에 크게 기여했다. 박교수는 대표적 전도성 고분자인 폴리아세틸렌 나노 섬유를 추출하여 세계 최초로 그 전도 특성을 연구했다.
또 나노도선의 합성과 추출, 위치 제어를 위한 다양한 연구 수행했으며 탄소나노튜브를 이용한 나노전기역학 시스템의 개발에 선도적인 역할을 해 왔다.
박교수는 특히 나노기술과 관련하여 활발한 국제 교류와 국제학술회의 발표를 통해 나노한국의 이미지 제고에 기여했을 뿐 아니라 나노 관련 연구를 통한 우수한 나노 인력의 양성과 배출에도 크게 공헌하고 있다.
박교수는 최근 5년간 국외에 92편의 논문을 발표했으며 국내외에 3편의 저술활동을, 학술발표만도 국내 300여편, 국외에 100여편을 진행했다.
또 이 분야에서 17명의 박사를 배출했으며, 석사를 합쳐 80명에 가까운 인재를 양성했다. 박교수는 이 분야 2건의 특허도 보유하고 있다. 박교수의 논문은 학계와 산업계에서 500여 차례 이상 인용되는 등 나노분야 기술 발전에 크게 기여하고 있다.
◆나노연구혁신상- 금상(조직위원장상) 성균관대 염근영 교수
염근영(46) 성균관대 교수는 나노소자 분야에서 공적을 인정받아 나노연구혁신상 금상을 수상했다. 염교수는 차세대 나노소자제작의 필수 식각기술인 무손상 식각기술에 관한 신개념 장치 개발 (low angle forward reflected neutral beam)및 이를 이용한 50nm 미만의 극미세 패턴에 적용할 수 있는 공정 개발을 통해 기존 미국과 일본에서 우위를 차지하고 있던 중성빔 식각에 관한 기술의 최고 우위 선점 및 이를 통한 국가나노기술 발전에 기여했다는 평이다.
염교수는 새로운 나노식각기술(low angle forward reflected neutral)을 사용해 세계 최초로 150㎜ 웨이퍼용 중성빔 식각 시스템의 성공적으로 개발했다. 새로운 개념도입을 통해 에너지 조절 및 방향성 제어가 용이한 중성빔 소스 개발했으며 새로이 개발한 중성빔 소스를 이용하여 50nm 이하 선폭의 수직한 중성빔 식각에 성공했다. 또 전기적 손상이 없는 중성빔 식각 결과를 확인했으며 현재 중성빔 식각장치를 국내 대기업과의 협동연구를 통해 실제소자에의 적용을 위한 α테스트 장비를 제작 중이다.
염교수는 오토믹 레이어 에칭(Atomic Layer Etching) 장비 분야에서도 독자적인 기술을 연구하고 있다. 원자단위로 정확히 에칭 할 수 있는 식각장치 개발을 추진 중이며 톱 다운 방식 에칭의 필수장비에 대한 원천기술 연구도 추진 중이다. 염교수는 특히 대면적 CIP 식각 소스 기술을 상용·산업화하는 등 나노소자의 상용화에도 크게 기여하고 있다.
염교수는 최근 5년간 국내외에 78편의 논문을 발표했으며 학술발표도 국내 125편, 국외에 172편을 진행했다.
또 이 분야에서 8명의 박사를 배출했으며, 석사를 합쳐 40여명의 인재를 양성했다. 특히 박교수는 이 분야에서 국내 14건, 국외 10건의 특허를 보유하는 등 한국의 나노기술 발전을 위해 헌신하고 있다.
◆특별상(전자신문사장상)-다카히로 마쯔이(Takahiro Matsui) 일본 나노테크 실행위원회 사무국장
다카히로 마쯔이(Takahiro Matsui) 일본나노테크 사무국장은 이번 나노코리아2004 행사에 적극적인 지원을 아끼지 않은 공로를 인정 받아 특별상을 수상했다.
특히 마쓰이 사무국장은 나노재팬2004(3월 15일 - 17일)를 성공적으로 이끌면서 나노코리아와의 적극적인 협력을 통해 세계 나노기술 발전에 기여한 공로를 인정받았다.
일본 나노테크에는 일본 나노기술관계기관인 AIST, NEDO 등과 관련업체인 미쯔이, 히타치, 니케이, 미쓰비시, 후지킨 등이 참가해 성황을 이뤘다. 특히 마쓰이 사무국장은 이번 나노코리아2004행사에도 일본의 나노기술 관련기업 10여개사와 유관기관의 참여를 독려해 나노코리아와 나노테크 재팬과의 협력 관계 조성에 크게 기여했다.
일본 나노테크에는 한국, 영국, 미국, 프랑스, 스위스 등의 국가관이 마련됐으며 전세계 3만여명이 참관했다. 출품분야는 재료·소재, IT·전자, 바이오, 환경·에너지, 초미세가공기술, 평가·계측기술 등이다. 특히 각 분야에 고른 참여를 유도해, 과거 판넬 및 전단지위주의 행사에서 실제제품 및 결과물을 전시함으로써 위상을 높였다.
관련세미나도 다수 진행해 △NBCI 벤처 포럼(관련 정부기관인 METI와 대학, 기업과의 연계를 통한 NT의 산업화 추진, 6개사 발표, 300명 참석) △Seeds & Needs 세미나(전시출품업체를 위한 제품, 기술발표) △재팬 나노 위크(행사기간을 나노주간으로 정하여, 다양한 컨퍼런스 개최) △나노기술대상시상식 등을 추진하면서 나노코리아 행사와의 연계를 대폭 강화했다.
심규호기자@전자신문, khsim@