DGIST 신물질과학전공 홍정일 교수 연구팀이 차세대 메모리에 적용되는 반강자성체에 기계적인 진동을 가해 자기정렬을 제어하는 기술을 최초 개발했다. 기존의 이진법을 뛰어넘는 멀티레벨(Multi-Level) 컴퓨터 기반 차세대 메모리 소자 등에 적용될 것으로 기대된다. 1990년대부터 자성체를 활용한 스핀트로닉스 전자공학이 본격 도입되면서 더 많은 정보의 저장 및 처리가 가능한 차세대 메모리 및 정보처리 소자가 개발되고 있다. 스핀트로닉스는 자성체의 자기 상태를 전기적으로 제어해 정보를 처리하고 저장하는 기술로, 기존의 실리콘을 이용한 반도체 소자보다 훨씬 빠르고 효율적으로 데이터를 처리할 수 있다. 스핀트로닉스 기술을 활용한 차세대 메모리인 ‘스핀 메모리’를 포함한 다양한 스핀소자는 강자성체와 반강자성체의 결합 구조로 되어 있다. 일반적으로 강자성체의 내부 자기 배열상태는 똑같은 방향으로 배열되어 있어 외부자기장을 이용해 원하는 자기정렬 상태로 만들 수 있기 때문에 제어가 용이하다. 하지만 반강자성체의 내부 자기 배열상태는 서로 반대 방향으로 되어 있어, 외부자기장에 의한 제어가 어렵다. 이 때문에 반강자성체 제어를 위해서는 현재까지 주로 열과 자기장을 이용해 원자들을 원하는 자기정렬 상태로 만드는 교환바이어스 교환바이어스(Exchange Bias) : 2018년부터 양산되고 있는 차세대 스핀 메모리의 핵심 동작 원리로, 스핀 정보의 안정적인 저장에 결정적 역할을 한다. 교환 바이어스 크기가 크면 정보저장 안정성이 좋아지고, 작으면 안정성이 떨어진다. 이에 DGIST 홍정일 교수 연구팀은 열을 가하지 않고 기계적 진동을 이용해 원자 결정 구조의 미세 변형을 가해 원자간 자기 결합(Magnetic Coupling)의 변화를 유도했다. 연구팀은 전압을 가하면 형태가 바뀌는 압전물질(piezo-electric materials)로 구성된 기판 위에 반강자성체로 된 박막을 덧씌웠다. 여기에 교류전압을 통한 기계적 진동을 주면 압전물질의 변형이 일어남과 동시에, 덧씌운 반강자성체 박막에 진동이 전해지면서 내부 자기배열상태를 임의로 변경할 수 있음을 확인했다. 또한 이를 반복적으로 인가(印加)하여 자기 결합 상태를 재설정할 수도 있음을 추가로 알아냈다. 연구팀이 최초 개발한 이번 공정은 기존의 열을 이용한 방법보다 국소부위에 적용이 가능하고, 상온에서도 적용 가능해 에너지 효율면에서 훨씬 유리하다. 또한 반복된 작동으로 인해 자기정렬도가 떨어진 소자의 재설정이 가능해 소자의 기능회복을 통한 내구성을 높일 수 있게 됐다. 무엇보다 자기 정렬의 미세 패턴화가 가능해, 기존의 소자와는 완전히 다른 작동 메커니즘의 스핀 소자를 설계할 수 있다는 점에서 의미가 크다. 홍 교수는 “기존 교환바이어스 설정법의 단점과 한계를 극복한 새로운 설정 방법을 제시해 반강자성체의 스핀트로닉스 활용 가능성을 높였다는 점에서 그 의의가 있다”면서, “향후 지속적으로 반강자성체의 제어 메카니즘을 이해하고 개발하여 스핀 신소재 연구를 발전시키고자 한다”고 밝혔다. □한국연구재단이 지원하는 ‘중견연구자지원사업’으로 수행된 이번 연구는 DGIST 신물질과학전공을 졸업한 김현중 박사가 제1저자로 참여했으며, 재료과학분야의 최고권위지인 Acta Materialia에 지난 15일자 지면판으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원은 SiC(Silicon Carbide·탄화규소) 전력반도체 소자 최첨단 기술인 ‘트렌치 구조 모스펫(MOSFET)’을 개발했다고 21일 밝혔다.SiC 트렌치 모스펫 기술은 SiC 웨이퍼(반도체 기판)에 좁고 깊은 골(트렌치)을 만들고, 골 벽면을 따라 전류 통로인 채널을 상하 방향으로 배열한 것이다. 수평으로 배열한 기존 채널 구조와 차별화한 고난도 기술이다. 한국전기연구원은 수평 배열 채널을 수직으로 세운 만큼 채널이 차지하는 면적을 줄일 수 있어 전력 소자(칩) 면적도 최대 수십 퍼센트 줄일 수 있다고 설명했다. 전기연구원은 이번 기술 개발은 SiC 기술 1부 리그에 후발 주자인 한국이 합류했다는 의미가 있다고 밝혔다. 한국전기연구원에 따르면 SiC 트렌치 구조는 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 하는 난제가 많아 세계적으로도 독일과 일본만 양산하는데 성공할 정도로 기술 장벽이 높다. SiC 트렌치 모스펫 기술 개발에 참여한 문정현 전기연구원 전력반도체연구센터 박사는 “SiC 전력 소자에서 가장 난이도가 높은 이 기술이 적용되면 웨이퍼당 더 많은 칩을 만들 수 있어 공급량도 늘리고 소자 가격은 낮출 수 있다”고 말했다. 방욱 전력반도체연구센터장은 “트렌치 모스펫 기술은 전기연구원이 20년간 쌓아온 SiC 소재 및 소자 기술이 집약된 것”이라며 “수년 내에 SiC 시장의 주역이 될 트렌치 모스펫이 국산화된 것이 가장 큰 의미”라고 평가했다. 전기연구원은 SiC 트렌치 모스펫 원천기술을 포함해 제품 상용화를 위한 각종 측정·분석 등 종합적인 기술 패키지를 SiC 전력반도체 전문업체인 ㈜예스파워테크닉스에 최근 기술이전 했다. 기술이전 금액은 과제수탁 계약을 포함해 총 20억원이다. 전기연구원은 앞으로 장비구매에서 부터 양산화 라인 설치 등 모든 과정을 지원해 그동안 수입에 많이 의존한 SiC 전력반도체의 국산화 및 대량 생산을 적극 지원할 예정이다. 예스파워테크닉스는 이전받은 기술을 적용한 제품을 올해안에 출시해 전기차와 가전기기 고객회사에 선보힐 계획이라고 밝혔다. SiC 전력반도체로 전기차 인버터를 만들면 실리콘(Si) 반도체 인버터를 사용했을 때보다 에너지 효율이 최대 10% 높아지고 인버터 부피와 무게도 줄일 수 있다. SiC 전력반도체는 이같은 장점으로 전기 운송수단(e-mobility)용으로 최적이어서 전기차용 수요가 급증해 1년여 전부터 공급이 모자라는 상태다. 이에 따라 SiC 전력반도체 소재는 미국 기업의 대중국 금수 품목에 포함되기도 했다. 유럽 시장조사기관 IHS마킷 등에 따르면 SiC 전력반도체 시장은 지난해 7억달러(7800억원) 규모에서 2030년에는 100억 달러(11조 1400억원) 규모로 연평균 32% 높은 성장세를 나타낼 것으로 전망했다. 창원 강원식 기자 kws@seoul.co.kr/

DGIST 기초학부 및 뉴바이올로지전공(겸직) 문대원 석좌교수와 뉴바이올로지전공 임희진 박사 연구팀이 살아있는 세포막의 분자 조성을 초고진공(ultra-high vacuum) 환경에서 왜곡 없이 시각화하는 질량분석 바이오 이미징 기술을 최초 개발했다. 이번 연구결과는 다양한 바이오 분자 정보를 왜곡 없이 이미징이 가능해 치매나 암과 같은 복잡한 질병 메커니즘 등을 규명하는데 크게 기여할 것으로 기대된다. 바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 기술이다. 질병의 조기 진단이나 신약개발 등에 필요한 핵심 기술로써 생명공학, 물리, 화학, 기계 전자와 같은 여러 분야의 융합이 필수적이다. 이 때문에 첨단 나노 이미징 분석을 위해 초고진공 환경에서 가속 전자빔 혹은 가속 이온빔을 이용한 전자 현미경이나 SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry, 2차 이온 질량 분석) 분석법을 주로 적용한다. SIMS 분석법은 가속 이온을 이용해 주로 반도체 제조를 위한 극미량의 불순물 분석에 활용되는 기술인데, 분석 감도가 매우 높아 최근 바이오 이미징 기술에 적용하려는 연구가 활발하다. 현재 SIMS를 이용한 세포분석법은 용액에서 배양된 살아있는 세포를 화학적인 방법으로 고정화하거나 냉각한 후 건조 과정을 거쳐 초고진공 환경에서 분석하는 방식이다. 하지만 이 과정에서 세포의 고유한 분자 조성 및 분포 정보가 왜곡되는 등 정확한 분석을 하는데 어려움이 있어왔다. 이에 DGIST 문대원 교수 공동연구팀은 살아있는 상태의 세포막 분석이 가능하도록 세포를 배양하는 기판 하부에 세포 배양액을 보관하는 5마이크로리터(μl,100만분의 1리터) 부피의 미세 배양액 저장고와 1마이크로미터(μm,100만분의 1미터) 지름의 구멍 수천 개를 제작했다. 이를 콜라겐 바이오 분자 박막으로 덮어 세포의 부착 및 배양 과정을 용이하도록 했다. 배양된 세포는 살아있는 상태에서 단일층 그래핀으로 덮어 초고진공 환경에 도입했다. 단일층 그래핀은 물 분자가 새어 나올 수 없는 구조로써, 역학적으로도 강해 상온에서의 물 증기압을 이길 수 있다. 이 때문에 세포 배양 용액 내의 세포를 초고진공 환경에서 덮어 유지할 수 있었다. 이를 통해 연구팀은 살아있는 세포를 보호하면서 SIMS 분석법을 적용해 이미징 하는데 최초 성공했다. 연구팀의 이번 연구 결과는 반도체 공정 기술, 그래핀 나노 물질 기술, 세포 배양, SIMS 분석 기술, 일차원리 동역학 이론 계산과 같이 반도체 공학, 나노 재료 공학, 생물학, 표면화학, 이론화학 등 다양한 분야의 융복합 연구를 통해 수행된 점에서 의미가 크다. DGIST 문대원 석좌교수는 “최첨단 나노 이미징 기술로 살아있는 세포막의 다양한 분자 정보를 왜곡 없이 정확한 질량 분석 이미징으로 제공할 수 있게 됐다”며 “다양한 바이오 의료 분야 및 아니라 액체 상에서 일어나는 부식, 마모, 촉매 등 다양한 현상을 분자 및 원자 수준에서 이해하는데 획기적인 기반 기술이 될 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 신물질과학전공 서대하 교수 연구팀의 세포 광학 이미징 연구와 에너지공학전공 장윤희 교수 연구팀의 이론 계산 연구를 통한 공동협력으로 수행했다. 연구 결과는 생명과학 및 화학분야 최고 권위 저널인 네이처 메소드(Nature Methods) (IF: 30.822)에 지난 4일자 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 파스처럼 피부에 붙이기만 하는 것으로 전기를 만들어 낼 수 있는 열전소자를 개발해 주목받고 있다. 이번 기술을 활용하면 배터리 없이도 웨어러블 기기를 작동시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 유연성과 열전달 효율을 높여 피부에 붙이는 것만으로도 전기를 생산해 낼 수 있는 신축성 열전소자를 개발하고 자동화 공정을 통해 대량생산 방안도 제시했다고 1일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 열전소자는 소재 앞뒤, 겉과 밖 같은 양단의 온도 차이로 인해 만들어지는 전압으로 에너지를 변환시키는 장치로 산업현장 폐열 같은 열에너지를 실생활에서 사용할 수 있는 전기에너지로 변환시킬 수 있다. 기존 열전소자는 단단한 금속 기반 전극과 반도체를 사용해 유연하지 못해 웨어러블 기기에 사용하기 어려웠다. 반면 유연 열전소자는 공기 같은 열차단층이 생겨 열전도율이 낮아지면서 전기발생 효율도 낮았다. 이에 연구팀은 고성능 무기물 열전재료를 은나노와이어가 삽입된 신축성 기판과 연결시켜 유연성을 높이고 열전소자의 저항을 낮췄다. 이를 통해 열전달율을 기존 유연 열전소자보다 8배 이상 높아졌으며 전력생산능력도 3배 이상 향상시키는데 성공했다.또 소프트 플랫폼 공정부터 열전소자 형성까지 복잡한 전체공정을 자동화시켜 소자의 대량생산도 가능하게 했다. 정승준 KIST 박사는 “이번 연구는 외부 열을 이용해 고온감지 센서장갑 같은 웨어러블 기기를 동작시키는 것이 가능하다는 것을 보여줬다”라며 “기능성 복합재료, 열전소자 플랫폼, 배터리 없는 자율주행용 거리 감지 센서를 개발하는데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 홍용택 서울대 교수는 “이번 연구는 유연성과 열효율을 동시에 높여 실제 웨어러블 기기를 동작시킬 수 있는 실용성 높은 유연 열전소자를 개발했다는 데 의의가 있다”라며 “배터리 없는 자가발전 웨어러블 기기의 대중화 및 시장성 확보에 크게 기여할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 주도해 다층 구조의 균일한 그래핀을 세계 처음으로 만드는데 성공했다. 또 대면적으로 합성이 가능해 반도체 고집적 전극이나 다양한 광전극소자 등으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단, 삼성종합기술원 무기재료연구실, 성균관대 물리학과, 에너지과학과, 부산대 광메카트로닉스공학과, 프랑스 파리-샤클레대, 스페인 마드리드 재료과학연구소 공동연구팀은 네 겹 다층 그래핀을 원자가 균일하게 배열한 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다. 이 같은 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 28일자에 실렸다. 흑연 원자의 한 층인 ‘꿈의 신소재’ 그래핀은 전기전도도와 신축성이 우수하고 투명해 반도체 전극으로 사용이 가능하다. 단층 그래핀이 겹쳐짐에 따라 다른 성질을 보인다는 특징도 갖고 있다. 문제는 이같은 우수한 특성에도 불구하고 고품질 다층 그래핀을 균일하게 넓은 면적으로 만들기가 쉽지 않다는 점이다. 기존에는 구리 같은 금속 박막에 그래핀을 성장시키는 화학기상증착법(CVD)을 이용해 다층 그래핀을 만드는데 층수가 불균일해지는 경향이 있어 고품질로 만들기가 어려웠다.이에 연구팀은 우선 CVD에서 기판이 들어가는 석영튜브에 구리 기판을 넣고 900도의 고온으로 열처리를 했다. 이렇게 되면 튜브에 포함된 실리콘이 기체로 승화되면서 구리판에 확산돼 구리-실리콘 합금이 만들어진다. 여기에 메탄 기체를 주입해 메탄의 탄소 원자와 석영 튜브의 실리콘 원자가 구리 표면에 균일한 실리콘-탄소층을 만들도록 했다. 이렇게 만들어진 기판은 기존의 불균일한 다층 그래핀 합성과는 달리 1, 2, 3, 4층의 균일한 다층 그래핀을 만들 수 있었으며 메탄 농도를 변화하면 더 많거나 적은 층의 그래핀을 만들 수 있다. 더군다나 이렇게 만들어진 그래핀은 대면적으로도 만들 수 있다는 장점이 있다. 이영희 IBS 나노구조물리연구단장(성균관대 물리학과 교수)는 “이번 연구는 고온의 구리-실리콘 합금을 이용해 균일한 고품질의 다층 그래핀을 만들 수 있는 새로운 방법”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

배터리 넘어 모빌리티 등 전장 논의 확대“향후 미래차 어떻게 협력할지 교감 나눠”자율·수소전기차 함께 시승 뒤 구내 점심이재용 삼성전자 부회장과 정의선 현대자동차그룹 수석부회장이 21일 오전 현대·기아차 기술 개발의 본산인 경기 화성 남양기술연구소에서 2차 단독 회동을 했다. 지난 5월 13일 정 수석부회장이 삼성SDI 천안사업장을 방문한 데 대한 답방 차원의 회동이 두 달 만에 성사된 것이다. 재계 1, 2위 총수가 글로벌 시장 주도권 확보를 위해 배터리에 이어 전장 부품까지 미래차 협력 확대에 의기투합할 거란 기대가 지펴지고 있다. ●‘미래차 전초 기지’ 타 기업 총수 방문은 처음 다른 기업 총수가 미래차 기술 개발의 전초기지인 남양연구소를 방문한 건 이 부회장이 처음이다. 이날 삼성 측에서는 김기남 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장 부회장과 전영현 삼성SDI 사장, 강인엽 삼성전자 시스템LSI사업부 사장, 황성우 삼성종합기술원 사장 등이 이 부회장과 동행했다. 현대차그룹 측에선 정 수석부회장을 비롯해 서보신 현대·기아차 상품담당 사장, 박동일 연구개발기획조정담당 부사장 등이 삼성 경영진을 맞았다. 두 달 전 1차 회동의 주제가 삼성SDI가 개발하는 차세대 전기차 배터리에 집중됐다면, 2차 회동 주제는 자율주행차, 도심항공모빌리티(UAM), 로보틱스 등으로 영역이 확대됐다. 삼성 경영진은 남양연구소의 연구개발 현장을 둘러보며 현대차그룹이 그리는 다양한 미래 신성장 기술에 대해 설명을 듣고 의견을 나눴다. 이어 자율주행차와 수소전기차를 시승해 본 뒤 구내식당에서 점심식사를 함께 하고 일정을 마무리했다. 현대차 관계자는 “특별한 업무 협약을 맺기 위한 만남이 아니라 앞으로 서로 어떤 협력을 해 나갈 수 있을지 모색하고 고민하는 자리였다”고 말했다. 삼성 관계자는 “현재는 사업적으로 양사의 거래 관계가 거의 없지만 삼성은 차량용 반도체, 이미지센서, 오디오 등 배터리뿐 아니라 향후 미래차에 들어갈 다양한 전장 부품들을 연구개발하고 있는 만큼 앞으로 더욱 서로 협력할 부분이 많을 것”이라고 내다봤다. 실제로 삼성은 전기차 배터리뿐만 아니라 반도체 중심의 자동차 전장 사업을 4대 신성장 사업으로 집중 육성하고 있다. 삼성전자는 2017년 미국의 전장 전문 업체 하만을 인수하고 2018년 자동차 ‘디지털 콕핏’(각종 디스플레이와 첨단 계기판 등이 설치된 운전석)을 개발했다. 지난 1월 미국 라스베이거스에서 열린 ‘국제가전제품박람회(CES) 2020’에선 5세대(5G) 이동통신을 기반으로 한 ‘디지털 콕핏 2020’을 선보이는 등 자율주행의 핵심인 차세대 통신기술과 인공지능(AI) 등 소프트웨어 역량도 강화하고 있다. ●李기소 결론 앞두고… 삼성 “사법리스크 우려” 한편 이날 이 부회장의 남양연구소 방문은 검찰의 기소 여부 결정이 이르면 이번 주로 임박한 가운데 이뤄진 현장 경영의 연장선이기도 해 더욱 눈길을 끌었다. 다음주 검찰 간부 인사를 앞두고 이번 주 검찰이 이 부회장에 대한 기소를 강행할 거란 전망이 나오면서 또다시 수년간 사법 리스크에 발목이 잡힐 것이란 삼성 내부의 우려도 커지고 있다. 이영준 기자 the@seoul.co.kr정서린 기자 rin@seoul.co.kr

정부가 코로나19로 인해 내수, 수출, 고용 등 우리 경제 중심축이 흔들리고 있다는 진단을 내렸다. 경제 상황이 악화된 데 대한 정부 인식을 공식화한 것이다.17일 기재부는 ‘최근경제동향’(그린북) 4월호를 통해 우리 경제에 대해 “코로나19 영향으로 내수 위축이 지속되는 가운데 관련 고용 지표가 크게 둔화되고 수출 불확실성이 증가하는 등 실물 경제 어려움이 확대되는 모습”이라고 밝혔다. 대외적으론 각국 정부의 적극적인 정책대응으로 금융시장 불안이 다소 완화됐으나, 미국과 유럽연합(EU) 등 주요국의 경제활동이 크게 위축되면서 실물지표가 악화되고 글로벌 경기침체 우려가 확대된다고 분석했다. 김영훈 기재부 경제분석과장은 “내수, 수출, 고용 모두 코로나19와 연계돼 있기 때문에 사태가 종식되는 시점이 곧 반등하는 시점이 될 것”이라고 말했다. 1분기 경제 성장률이 마이너스를 기록할 가능성과 관련해서는 “현 상황에서 마이너스 여부를 밝히긴 어렵지만, 가능성을 배제하기 어렵다는 입장”이라며 “서비스업 생산이나 소비 등 지표를 보면 1분기에 상당히 좋지 않을 것으로 예상되는 것은 사실”이라고 밝혔다. 실제로 산업, 고용, 금융, 수출 전 분야에서 악화세를 보였다. 2월 산업활동은 전월 대비로 생산·지출 측면에서 주요 지표가 모두 감소했다. 특히 광공업 생산(-3.8%), 서비스업 생산(-3.5%) 모두 줄어들면서 전산업 생산(-3.5%) 감소에 영향을 미쳤다. 이날 통계청이 발표한 3월 고용통계에 따르면 지난 3월 취업자도 전년 동월과 비교해 19만 5000명이 감소했다. 2009년 5월 글로벌 금융위기 이후 가장 큰 하락폭이다. 특히 숙박·음식점업, 도·소매업, 교육서비스업 등 서비스업을 중심으로 둔화된 모습을 보였고, 고용상태가 불안정한 임시·일용직과 매출이 급감하는 영세 소상공인에 대한 타격이 컸다. 일시 휴직자도 전년과 비교해 126만명이나 늘어나면서 역대 최고치인 160만 7000명을 기록했다. 일시휴직자는 경제 상황에 따라 일반적인 취업자와 실업자 혹은 비경제활동인구로 모두 이동할 가능성이 존재한다. 해외 상황도 어렵긴 마찬가지다. 미국 경제는 코로나19 확산에 따라 고용상황이 급격히 악화된 가운데 3월 산업생산과 소매판매 모두 부진을 면치 못했다. 지난 3월 미국 고용시장에서 비농업부문 취업자가 70만 1000명이 감소했고, 실업률도 4.4%로 큰 폭으로 증가했다. 신규 실업수당 청구건수도 유례없는 수준으로 증가해 4월 실업률 급등이 우려되는 상황이다. 미국의 산업생산도 제조업 중심으로 크게 위축됐고, 소비 심리 역시 위축됐다. 중국은 지난 1~2월 산업생산, 소매판매, 고정자산투자 모두 통계이래 처음으로 감소했다. 다만 3월에 들어선 경제활동이 다소 정상화되는 모습을 보였다. 일본 역시 산업생산과 소매판매 모두 둔화세를 이어가면서 일본 정부는 2013년 7월부터 유지해온 ‘회복’ 경기판단을 ‘어려운 상화’으로 조정했다. 유로존도 서비스업을 중심으로 위축되는 양상을 띄었다. 세계경제가 휘청이면서 우리 수출도 위태로워졌다. 지난 3월 잠정 일평균 수출액은 19억 5000만 달러로, 전년 동월과 비교해 6.4% 감소했다. 선박·석유화학을 중심으로 수출이 감소했고, 이 외에 반도체, 일반기계도 감소세를 보였다. 국가별로 아세안 국가를 비롯해 중국, 중남미, CIS 지역을 중심으로 수출이 줄었다. 금융시장도 흔들리고 있다. 지난 3월 코스피와 코스닥 지수 모두 큰 폭으로 하락해 두 차례 서킷브레이커가 발동됐고, 코로나19 확산과 국제유가 불안으로 원달러 환율도 소폭 상승했다. 채권시장에선 국고채 금리는 한미 기준금리 인하 등으로 단기물은 하락했으나, 추가경정예산(추경)안 통과와 2차 추경 기대 등으로 장기물은 상승하면서 혼조세가 시현됐다. 세종 나상현 기자 greentea@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 사람 지문보다 작아 전자 칩에도 일체화할 수 있는 ‘초소형 슈퍼 커패시터(초고용량 축전지)’를 개발했다. 이상영 에너지 및 화학공학부 교수팀은 전자 부품들과 일체화할 수 있는 ‘칩 형상의 마이크로 슈퍼 커패시터’를 개발했다고 10일 밝혔다. 슈퍼 커패시터는 탄소 소재의 활성탄에서 전자가 붙고 떨어지는 현상을 이용해 전기를 저장·사용하는 전지다. 리튬을 쓰는 이차전지보다 출력이 크고 수명이 긴 장점이 있다. 특히 반도체 제작 공정을 통하면 초소형화도 가능해 사물인터넷(IoT) 기기나 입는 전자기기 등에 적합하다. 초소형 슈퍼 커패시터를 전자부품에 직접 연결해 ‘전원 일체형 전자기기’를 만들 수 있다. 그러나 반도체 제작 공정 중 발생하는 열이나 화학물질에 의해 전자부품이 손상될 우려가 있어 그동안 전자부품에 직접 슈퍼 커패시터를 결합하기 어려웠다. 잉크젯 프린팅으로 전자부품 위에 슈퍼 커패시터를 결합하는 방식도 정밀도가 떨어졌다. 이에 연구진은 ‘전기수력학 프린팅’ 기법을 이용해 문제를 해결했다. 전극물질과 전해질을 잉크처럼 써서 부품 위에 찍어내는 방식은 잉크젯 프린팅과 같지만, 정전기적 힘으로 잉크가 번지는 현상을 줄여 정밀도를 높였다. 일반 잉크젯 프린팅 기법은 잉크를 뿜어내기 때문에 각 물질이 퍼지게 되는데, 정전기적 힘을 이용한 기법은 잉크를 잡아당겨 번짐이 적다. 이 기법을 쓰면 선폭 1㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1ｍ) 이하까지 정밀하게 프린팅할 수 있다. 연구진은 이 기법으로 가로 8㎜, 세로 8㎜ 크기의 칩에 전지 36개를 만들어 직렬 연결하는 데 성공했다. 이 전지들은 온도 80도에서도 잘 작동해, 실제 전자부품 작동 과정에서 발생하는 고열도 견딜 수 있다. 또 이 전지들은 병렬이나 직렬로 자유롭게 연결할 수 있어 소형기기에 맞춤형 전원 공급이 가능하다. 마이크로 슈퍼 커패시터를 각 부품에 적용하면 독립적으로 구동할 수 있어 IoT 시대를 이끌 기술로도 주목받는다. 이 교수는 “IC칩처럼 좁은 기판 위에 전지를 고밀도로 집적해 공간 제약 없이 전지 성능을 자유롭게 조절할 수 있는 기술”이라며 “좁은 공간에 전지를 집적하는 기술은 슈퍼 커패시터뿐 아니라 다른 전기화학 시스템과 장치에도 확장 적용할 수 있다”고 기대했다. 이번 연구는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 6일자에 게재됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

日 의존도 88%… 내년부터 조달 가능 반도체 핵심소재, 脫일본화 본격화세계 최대 종합화학기업인 미국 듀폰이 일본의 3대 수출 규제 품목 중 하나인 EUV용 포토레지스트(극자외선용 감광제) 생산공장을 우리나라에 짓는다. 반도체 기판에 발라 패턴을 형성하는 공정에 쓰이는 포토레지스트는 일본산 수입 의존도가 90%에 육박하는 반도체 핵심 소재다. 이르면 내년부터 듀폰의 국내 공장에서 포토레지스트 조달이 가능해 탈일본화에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 9일 산업통상자원부에 따르면 성윤모 장관은 8일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 존 켐프 듀폰 사장과 만나 포토레지스트 개발·생산시설을 충남 천안에 짓기로 확정했다. 이에 따라 듀폰은 내년까지 2800만 달러(약 324억원)를 투자하겠다는 신고서를 코트라에 제출했다. 산업부는 지난해 7월 일본의 수출 규제 조치 이후 핵심 소재·부품·장비에 대한 공급 안정을 위해 듀폰과 접촉하며 투자 유치를 협의했다고 한다. 듀폰도 차세대 제품과 기술 개발, 다양한 공급처 확보를 위해 한국 투자를 결정했다. 듀폰은 1998년부터 천안에 공장 2개를 짓고 반도체 회로기판용 소재·부품을 생산하는 등 한국과 인연이 깊다. 일본도 우리 정부의 움직임을 포착했는지 지난해 12월 포토레지스트에 대해선 수출심사 방식을 개별심사에서 특정포괄허가로 변경하는 방식으로 규제를 완화했다. 고순도 불화수소와 플루오린 폴리이미드까지 합쳐 일본이 수출 규제에 나선 반도체·디스플레이 3대 핵심 소재 중 규제가 완화된 건 포토레지스트가 유일하다. 우리가 공급선을 다양화하려는 움직임을 보이는데, 수출을 규제하면 자국 기업이 타격을 받을 수밖에 없기 때문이다. 우리 기업은 2018년 기준 포토레지스트의 88%를 일본에서 수입해 조달했다. 성 장관은 “포토레지스트에 대한 일본의 수출 규제 완화를 양국 수출 갈등의 근본적인 해결 방안으로 보기 어렵다”며 “앞으로도 핵심 소재·부품·장비에 대한 공급선 다변화를 계속 추진할 것”이라고 말했다. 켐프 사장은 투자신고서를 제출하는 자리에서 “한국 내 포토레지스트 주요 수요 업체들과 제품 실증테스트를 진행하는 등 협력을 강화하겠다”고 밝혔다. 정부는 듀폰의 공장을 외국인투자지역으로 지정하고 임대료 감면 등 인센티브를 준다는 계획이다. 성 장관은 또 한국에 관심이 있는 미국 투자가를 대상으로 원탁회의(라운드 테이블)를 주재하고 우리나라의 투자 매력을 소개했다. 한국과의 협력이 유망한 투자 분야로 수소경제, 반도체, 스타트업을 제안했다. 김정화 산업부 투자정책과장은 “소재·부품·장비와 신산업 분야의 유망 외국 기업에 대해선 선제적으로 투자 인센티브를 제안하고 협상하겠다”며 “현금 지원도 확대하는 등 외국인 투자 활성화를 위한 제도 개선에 나서겠다”고 말했다. 세종 임주형 기자 hermes@seoul.co.kr

日 의존도 88%… 내년부터 조달 가능 경쟁국 제치고 정부·지자체 원팀 협상세계 최대 종합화학기업인 미국 듀폰이 일본의 3대 수출 규제 품목 중 하나인 EUV용 포토레지스트(극자외선용 감광제) 생산공장을 우리나라에 짓는다. 반도체 기판에 발라 패턴을 형성하는 공정에 쓰이는 포토레지스트는 일본산 수입 의존도가 90%에 육박하는 반도체 핵심 소재다. 이르면 내년부터 듀폰의 국내 공장에서 포토레지스트 조달이 가능해 탈일본화에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 9일 산업통상자원부에 따르면 성윤모 장관은 8일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 존 켐프 듀폰 사장과 만나 포토레지스트 개발·생산시설을 충남 천안에 짓기로 확정했다. 이에 따라 듀폰은 내년까지 2800만 달러(약 324억원)를 투자하겠다는 신고서를 코트라에 제출했다. 산업부는 지난해 7월 일본의 수출 규제 조치 이후 핵심 소재·부품·장비에 대한 공급 안정을 위해 듀폰과 접촉하며 투자 유치를 협의했다고 한다. 듀폰도 차세대 제품과 기술 개발, 다양한 공급처 확보를 위해 한국 투자를 결정했다. 듀폰은 1998년부터 천안에 공장 2개를 짓고 반도체 회로기판용 소재·부품을 생산하는 등 한국과 인연이 깊다. 일본도 우리 정부의 움직임을 포착했는지 지난해 12월 포토레지스트에 대해선 수출심사 방식을 개별심사에서 특정포괄허가로 변경하는 방식으로 규제를 완화했다. 고순도 불화수소와 플루오린 폴리이미드까지 합쳐 일본이 수출 규제에 나선 반도체·디스플레이 3대 핵심 소재 중 규제가 완화된 건 포토레지스트가 유일하다. 우리가 공급선을 다양화하려는 움직임을 보이는데, 수출을 규제하면 자국 기업이 타격을 받을 수밖에 없기 때문이다. 우리 기업은 2018년 기준 포토레지스트의 88%를 일본에서 수입해 조달했다. 성 장관은 “포토레지스트에 대한 일본의 수출 규제 완화를 양국 수출 갈등의 근본적인 해결 방안으로 보기 어렵다”며 “앞으로도 핵심 소재·부품·장비에 대한 공급선 다변화를 계속 추진할 것”이라고 말했다. 켐프 사장은 투자신고서를 제출하는 자리에서 “한국 내 포토레지스트 주요 수요 업체들과 제품 실증테스트를 진행하는 등 협력을 강화하겠다”고 밝혔다. 정부는 듀폰의 공장을 외국인투자지역으로 지정하고 임대료 감면 등 인센티브를 준다는 계획이다. 성 장관은 또 한국에 관심이 있는 미국 투자가를 대상으로 원탁회의(라운드 테이블)를 주재하고 우리나라의 투자 매력을 소개했다. 한국과의 협력이 유망한 투자 분야로 수소경제, 반도체, 스타트업을 제안했다. 회의에는 반도체장비·자동차부품·수소경제·풍력발전 등 10개 기업이 참석했으며, 특히 한 수소차 관련 소재 기업은 한국에 생산 시설을 구축하는 등 투자를 적극적으로 고려하고 있다고 밝혔다. 김정화 산업부 투자정책과장은 “소재·부품·장비와 신산업 분야의 유망 외국 기업에 대해선 선제적으로 투자 인센티브를 제안하고 협상하겠다”며 “현금 지원도 확대하는 등 외국인 투자 활성화를 위한 제도 개선에 나서겠다”고 말했다. 세종 임주형 기자 hermes@seoul.co.kr

자동차가 처음 만들어진 것은 1482년이다. 르네상스 시대 천재인 레오나르도 다빈치가 만든 태엽으로 움직이는 자동차가 바로 그것이다. 이후 폴란드 시몬 스테빈이 1569년 풍력자동차를 만들었고 1769년 니콜라스 조셉 퀴뇨가 증기자동차를 선보였으나 상용화에는 실패했다. 현재와 같이 휘발유로 움직이는 내연기관 자동차는 1885년 독일의 칼 벤츠가 처음으로 만들었다. 자동차가 처음 만들어진 19세기 말부터 20세기 말까지만해도 자동차는 기계장치라는 개념이 강했지만 최근 들어 전기자동차가 늘어나고 자동차 내부에 각종 전자기기들이 장착되면서 이제 자동차는 더이상 기계장치가 아닌 전자제품이 되가고 있다. 자율주행차 시대가 되면 자동차는 그야말로 각종 반도체 칩과 부품들로 가득 차게 될 것이다. 문제는 각종 전자부품들이 들어가 작동하면서 발생하는 전자파들이 간섭현상을 일으켜 기기오작동의 우려도 그만큼 커지고 있다. 자동차 업계도 전자파 간섭현상을 해결하기 위해 금속필름으로 기판을 덮는 등 방법을 강구하고 있지만 제작비용이 비싸고 모든 부품에 사용할 경우 그만큼 자동차의 무게가 무거워져 연비가 떨어질 수 있다는 문제가 생긴다. 국내 연구진이 전자파 간섭현상을 막을 수 있는 2차원 나노재료를 개발하고 이를 상용화할 수 있는 기술까지 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 연구진은 전기전도성이 우수해 금속필름보다 전자파 차폐 소재로 우수한 성질을 보이는 2차원 나노물질 ‘맥신’을 개발하고 상용화를 앞당길 수 있는 유기잉크 제조기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 전자파를 막을 수 있는 차폐효율은 전기전도성이 높을수록 높아진다. 연구팀이 개발한 맥신은 전기전도성이 높고 수용액을 이용해 쉽게 만들 수 있기 때문에 전자파 차폐나 전극패턴 소재로 제작하기 용이하기 때문에 2차전지, 대용량 축전지, 가스센서, 바이오센서 등 다양한 활용이 가능하다.문제는 맥신은 제작과정에서 물분자나 산소에 의해 산화되기가 쉬워 예상 전기전도도를 갖지 못하는 경우가 발생한다는 것이다. 또 맥신은 물과 화합하기 쉬운 친수성이기 때문에 반대성질인 소수성을 갖는 고분자 재료들을 활용하기에 한계가 있다. 마치 물과 기름이 섞이지 않는 것과 마찬가지이다. 맥신이 상용화되기 위해서는 반드시 넘어야할 과제 중 하나이다. 연구팀은 이런 문제점을 개선하기 위해 2차원 맥신 입자에 화학적 표면처리를 통해 소수성을 갖도록 한 맥신 유기용매를 개발함으로써 산화도 막고 소수성 고분자물질과도 쉽게 섞어 사용할 수 있도록 했다. 연구를 이끈 구종민 KIST 센터장은 “맥신 유기분산 잉크를 개발함으로써 산화 안정성 뿐만 아니라 소수성 물질과도 혼합해 사용할 수 있는 만큼 전자파 차폐, 전극소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있게 될 것”이라며 “이번 연구를 통해 대량생산 상용화 공정을 개발하는데 한 걸음 더 다가섰다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

물리학계의 록스타라면 리처드 파인먼을 떠올리는 사람들이 많을 것이다. 47세에 양자전기역학에 관한 연구로 노벨상을 받았고 양자컴퓨터와 나노과학의 기초를 놓았다. 이런 업적 외에 강의 잘하기로도 유명해 물리 공부 좀 해본 사람이면 그의 물리학 강의록을 탐독했을 것이다.3권으로 돼 있는 강의록 중 1권 3장에는 물리학과 다른 학문의 연관성이 폭넓게 조망돼 있다. 특히 3장 끝부분에서 그는 “와인 한 잔에는 전 우주가 담겨 있다”는 시구를 인용하면서 와인에 어떻게 우주의 역사와 과학이 담겨 있는지 짧게 설명했다. 처음 이 글을 읽을 당시에는 필자가 와인을 즐기지 않아 잘 이해하지 못했으나, 최근 들어 그 진가를 알게 돼 초겨울에 어울리는 묵직한 맛의 이탈리아 바롤로를 음미하면서 그의 말을 다시 떠올리게 됐다. 와인을 보면 원소 생성의 우주 역사, 화학 반응과 생명 현상이 다 떠오르는 것이다. 파인먼 외에 다른 물리학자들도 와인을 즐겼던 것 같다. 캘빈경으로 더 잘 알려진 물리학자 윌리엄 톰슨의 형 제임스 톰슨은 1855년 와인을 마시기 전에 빙빙 돌린 잔 속에서 흘러내리는 와인 방울들의 독특한 형태를 발견하고 이를 ‘와인의 눈물’이라고 불렀다. 과학적으로 살펴보면 매우 재미있는 현상이다. 보통의 물잔과 달리 와인잔에서는 눈물처럼 여러 개의 흐름이 잔의 내벽을 타고 내려가는 것을 볼 수 있다. 조금 더 재미있는 것은 이렇게 흐르는 와인이 잔 속에 담겨 있는 와인에 흘러들지 않고 와인 표면에 닿기 전에 다시 튀어 오르는 것처럼 보인다는 것이다. 이런 현상은 알코올과 물이 섞여 있는 경우 나타난다. ‘마랑고니 효과’라고 불리는 이런 현상이 일어나는 이유는 증발하는 알코올, 표면장력 등이 복합적으로 작용하기 때문이다. 알코올은 물보다 더 쉽게 증발한다. 그리고 물은 알코올보다 표면장력이 더 크다. 물은 동그랗게 물방울로 잘 모이는데 알코올은 그렇지 않다는 것이다. 따라서 와인 표면에서는 알코올이 증발하면서 물의 비율이 많아지고, 따라서 표면장력이 증가한다. 알코올 비율이 낮은 곳에서는 표면장력이 커지면서 주위의 액체를 끌어당기게 되고 그 빈자리에 다른 액체가 몰려오게 되는 것이다. 이런 미묘한 힘들의 작용으로 와인의 눈물이 만들어지는 것이다. 최근에는 ‘와인의 눈물’의 응용이 여러 분야에서 연구되고 있다. 넓은 면적의 기판에 유기반도체를 고르게 펴는 데도 활용할 수 있다고 한다. 이렇게 하면 훨씬 저렴하게 태양전지를 만들 수 있을지도 모른다. 또 다른 재미있는 응용은 ‘커피 링 효과’를 완화시키는 데도 도움이 된다. 커피 링 효과는 식탁보 위에 쏟은 커피가 마르면서 커피 가루가 얼룩의 가장자리에 몰려서 원을 만드는 현상이다. 페인트칠이 고르게 되려면 이런 현상이 완화돼야 하는데, 증발하는 속도가 다른 두 가지 물질을 섞어 고르게 페인트 입자가 번지게 할 수 있다는 것이다. 와인의 눈물 하나를 가지고도 우주 생성의 빅히스토리, 생명 현상의 놀라운 과정을 생각할 수도 있고, 한편으로는 우리의 일상에서도 매우 쓸모 있게 응용할 수도 있다니 경이로울 따름이다. 와인은 우리의 입과 코만 자극하는 것이 아니고 우리의 뇌를 자극해 우주 전체와 닿아 있는 경험을 하게 할 뿐만 아니라 우리의 삶 곳곳에서 어떤 역할을 하는 것이 아닌가 한다.

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11월 10일자에 실렸다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만들려는 시도를 해 왔다. 연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소 기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름 형태의 초박형 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. ‘F다이아메인’으로 이름 붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 로드니 루오프(UNIST 자연과학부 특훈교수) IBS 단장은 “이번 연구 결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업 분야에서 활용할 길을 열었다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11월 10일자에 실렸다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 흑연의 한 층을 얇게 벗겨 낸 물질이며 다이아몬드는 지구상 가장 단단한 물질이지만 이들은 모두 탄소 원자로만 이뤄져 있다는 공통점이 있다. 대신 그래핀은 탄소 원자가 육각형 벌집 모양을 이룬 평면 형태이고 다이아몬드는 탄소 원자가 정사면체 형태로 이뤄져 있다는 차이점이 있다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만들려는 시도를 해 왔다. 문제는 얇은 평면 구조의 다이아몬드(다이아메인)를 제조하려면 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조 비용이 많이 들고 수율도 높지 않다는 것이다. 연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소 기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름 형태의 초박형 다이아몬드를 만드는 데 성공했다. ‘F다이아메인’으로 이름 붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 또 기존 공정과 달리 고압 환경이 필요치 않아 제조 비용도 대폭 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 로드니 루오프(UNIST 자연과학부 특훈교수) IBS 단장은 “이번 연구 결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업 분야에서 활용할 길을 열었다는 데 의미가 크다”며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절 가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 가장 저렴한 재료인 흑연으로 세상에서 가장 얇은 다이아몬드를 만드는데 성공했다. 얇은 다이아몬드 박막은 반도체 소자는 물론 전기, 화학, 기계 분야에서 폭넓게 이용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단, 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부, 신소재공학부, 화학과 공동연구팀은 간단한 화학공정만으로도 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 그래핀을 다이아몬드 박막으로 변환시키는데 성공했다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 10일자에 실렸다.꿈의 신소재로 불리는 그래핀은 흑연의 한 층을 얇게 벗겨낸 물질이며 다이아몬드는 지구상 가장 단단한 물질이지만 이들은 모두 탄소 원자로만 이뤄져 있다는 공통점이 있다. 대신 그래핀은 탄소원자가 육각형 벌집모양을 이룬 평면형태이고 다이아몬드는 탄소원자가 정사면체 형태로 이뤄져 있다는 차이점이 있다. 다이아몬드는 열전도성이 뛰어나고 기계적 강도가 우수하지만 전기가 통하지 않고 그래핀처럼 쉽게 휘어지지 않는다. 이 때문에 많은 연구자들이 다이아몬드를 그래핀처럼 평면 구조로 만드려는 시도를 해왔다. 문제는 얇은 평면구조의 다이아몬드(다이아메인)를 만들기 위해서는 고압 환경을 만들어야 하기 때문에 제조비용이 많이 들뿐만 아니라 다이아메인으로 전환율이 높지 않다는 것이다.연구팀은 구리니켈 합금기판 위에 2층의 그래핀을 만든 다음 불소기체를 주입하는 비교적 간단한 방법으로 필름형태의 초박형 다이아몬드를 만드는데 성공했다. ‘F-다이아메인’으로 이름붙여진 이번 초박형 다이아몬드의 두께는 0.5㎚(나노미터)에 불과하다. 또 기존 공정과는 달리 고압 환경이 필요치 않아 제조비용도 대폭 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 로드니 루오프 IBS 단장(UNIST 자연과학부 특훈교수)은 “이번 연구결과는 다이아몬드의 우수한 물성을 다양한 산업분야에서 활용할 수 있는 길을 열었다는데 의미가 크다”라며 “다음 단계 연구는 다이아몬드 박막의 전기적, 기계적 특성까지 조절가능한 대면적 다이아몬드 필름을 만드는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

삼성전자가 최첨단 반도체 패키징 기술인 ‘12단 3차원 실리콘 관통전극’(3D-TSV) 기술을 업계 최초로 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 패키징 기술도 초격차를 이어 가는 전략이다. ‘12단 3D-TSV’는 와이어를 이용해 칩을 연결하는 기존 와이어 본딩 방식과 다르게 반도체 칩 상단과 하단에 머리카락 굵기의 20분의1 수준에 불과한 미세한 전자이동통로 6만개를 만들어 연결하는 방식이다. 종이(100㎛)의 절반 이하 두께로 가공한 D램 칩 12개를 적층해 수직으로 연결하는 고도의 정밀성이 필요해 반도체 패키징 기술 중 가장 난도가 높은 기술로, 기존 와이어 본딩 방식에 비해 칩들 간 신호를 주고받는 시간이 짧아져 속도와 소비전력을 획기적으로 개선할 수 있다고 삼성은 밝혔다. 패키징은 반도체 칩을 기판이나 전자기기에 장착하는 과정에서 칩이 외부와 신호를 주고받을 수 있도록 길을 만들고 외부 충격으로부터 칩을 보호하는 일종의 포장 공정이다. 삼성전자 디바이스솔루션(DS) 부문 백홍주 부사장은 “인공지능, 자율주행 등 다양한 응용처에서 고성능을 구현할 수 있는 최첨단 패키징 기술이 중요해지고 있다”면서 “초격차 기술 리더십을 이어 갈 것”이라고 말했다. 홍희경 기자 saloo@seoul.co.kr

정부 출연연구기관들이 반도체 소재부품 관련 기술에 대해 국내 특허에만 집중하는 것으로 나타났다. 수출 규제 품목인 ‘폴리이미드’의 국내 특허는 112건이 등록됐지만 일본에서는 단 한건도 권리화되지 않았다. 대한변리사회 ‘소재부품 기반 기술 국산화를 위한 원천특허 대책 특별위원회’는 27일 일본의 수출 규제 품목인 반도체 소재·부품 관련 3개 품목에 대한 한일간 특허 분석 결과 양적·질적 부문으로 일본에 뒤지고 있는 것으로 확인됐다. 불화 폴리이미드는 자국 출원 대비 해외 출원율이 한국은 40%인 데 비해 일본은 53%에 달했다. 해외 출원 국가 수는 한국이 2.4개국인 반면 일본은 3.6개국으로 조사됐다. 한국화학연구원(38건), 카이스트(12건), 연세대 산학연(11건) 등 국내 출연연 등이 보유한 불화 폴리이미드 관련 특허 112건 중 일본에 등록된 기술은 단 한 건도 없었다. 대책위는 “국내에만 특허를 출원하는 것은 기술 수준이 높지 않거나 해외 출원에 대한 인식이 부족한 것”이라며 “일부 출연연은 뚜렷한 특허전략없이 허울뿐인 특허를 양산하고 있다”고 지적했다. 반도체 기판 제작에 사용되는 포토레지스트도 상황이 다르지 않다. 국내 등록 특허의 64%를 일본이 차지한 가운데 내국인 비중은 27%에 불과했다. 일본 내 특허도 일본이 85%에 달하고 한국은 3.7%에 그쳤다. 상대 국가 출원에서 일본이 17배 높았다. 반도체 공정에서 회로에 패턴을 형성하는 식각(Etching)공정에 사용되는 불화수소도 일본의 강세가 두드러졌다. 특허의 절반을 일본(46%)이 보유한 가운데 미국(25%), 한국(8%) 순이다. 세계 시장에서 일본 점유율이 70%를 넘고 한국도 95% 이상 일본산을 수입하고 있다. 대책위는 불화수소 관련 연구개발을 통한 기술 자립과 단기 전략으로 미국 기업과의 적극적인 라이선스 등을 통해 기술 수준을 높일 필요성이 있다고 진단했다. 대책위는 “주요 소재부품의 한·일간 특허는 등록량뿐 아니라 해외 특허 비중 등 질적 지표에서도 한국이 열세”라며 “민간에서 투자하기 어려운 최첨단 기술은 IP-R&D를 통한 적극적인 연구개발과 특허권 확보 노력이 필요하다”고 강조했다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

화학 기계 플라스틱 등 규제 추가 가능성무기전용 의심 자의적 수출통제 이뤄질수도농수식품 비관세 장벽 높일 개연성도 우리 정부의 지난 22일 일본과의 한일군사정보보호협정(GSOMIA·지소미아) 종료 결정에 일본 측이 어떤 대응책을 내놓을 지 관심이 쏠린다. 아베 신조 일본 총리가 23일 “(한국이) 신뢰관계를 해치는 대응이 계속되고 있다”며 강력 반발하고 있는 만큼, 반도체 등 소재 수출규제와 백색국가 배제에 이어 ‘3차 보복’을 가할 수 있다는 우려가 커지고 있기 때문이다. 특히 우리나라를 백색국가에서 제외하는 수출무역관리령 개정안이 시행되는 28일 이후 반도체 소재 외에 규제 품목을 추가로 지정하거나 실제 운용 과정에서 자의적으로 수출을 통제할 수 있다는 관측이 나온다. 농수식품 등 우리 수출품에 대한 비관세장벽을 추가할 가능성도 배제할 수 없다. 다음달 초에는 우리 정부 역시 일본을 백색국가에서 제외하는 전략물자 수출입고시 개정안의 시행에 들어가면서 양국간의 긴장 관계는 더욱 고조될 전망이다.이날 산업통상자원부 등에 따르면 일본은 수출규제 조치 이후 반도체 제조용 포토레지스트 수출을 두 차례 허가했지만 다른 핵심 소재인 고순도 불화수소와 플루오린 폴리이미드에 대해서는 허가를 내지 않았다. 지난 7일 수출무역관리령 개정안을 공포하면서 3개 이외에 개별허가 의무화 품목을 늘리지 않았지만 28일 이후에는 품목을 추가 지정할 가능성도 배제할 수 없다. 한대훈 SK증권 연구원은 이날 리포트를 통해 “일본은 당장 우리 산업계에 실질적인 피해를 주기 위한 전략을 사용할 가능성이 크다. 우리나라는 화학과 플라스틱, 고무, 가죽, 기계 분야에서 절대 열위에 놓여 있는 상황”이라면서 이 분야에 대한 일본의 공격이 확대될 수 있음을 시사했다. 일본 의존도가 높은 공작기계와 다층막 헤테로적층기판, 폴리이미드 제조품 등도 공격 대상이 될 수 있다는 우려가 제기된다.1120개 전략물자 중 기존에도 개별허가를 받아야 했던 군사용 민감물자 263개를 제외한 857개 비민감물자는 28일 이후에 일반포괄허가에서 개별허가로 전환된다. 일본 정부의 ‘자율준수프로그램’(CP) 인증을 받은 일본 기업의 경우 한국에 수출할 때 기존처럼 3년 단위의 포괄 허가를 받고 수출할 수 있다. 하지만 그 외의 경우 일본 측은 보복조치로 수출허가 절차를 까다롭게 진행할 여지가 있고, 이는 우리 기업들에게 직격탄이 된다. 전략물자는 아니지만 무기전용 우려가 있는 경우 이뤄지는 상황허가(캐치올) 규제도 새로운 걸림돌이 될 수 있다. 무기 제작·개발에 활용될 수 있다는 의심을 사는 경우 자의적으로 한국에 대한 수출 통제에 나설 수 있다.우리 정부 역시 이러한 불확실성의 증대를 가장 우려하고 있다. 홍남기 부총리 겸 기획재정부 장관은 이날 정부서울청사에서 국책·민간 연구기관장과 만나 “일본 정부의 자의적 판단에 따라 언제라도 수출규제가 이뤄질 수 있다는 불확실성의 상존이 더 큰 문제”라며 “앞으로의 상황 전개를 예단하기 어렵다”고 지적했다. 김동원 KB증권 연구원은 “삼성전자와 SK하이닉스가 핵심 반도체 소재에 대해 3개월 이상 재고를 확보한 것으로 추정돼 단기적 생산 차질 가능성은 제한적”이라면서도 “통관 관련 허가 심사가 장기화할 소지가 있다는 점에서 향후 두 업체의 반도체 소재 구매 활동에 일정 부분 영향을 미칠 가능성이 있다”고 덧붙였다. 일본이 한국산 제품에 대한 비관세장벽을 높일 개연성도 있다. 비관세장벽은 안전 등의 이유로 자국 법으로도 시행이 가능하다. 대상으로는 농수식품이 손꼽힌다. 일본은 우리나라 농식품과 수산물의 최대 수출 시장이다. 지난해 파프리카 수출액 가운데 일본 비중은 99%, 김 수출은 22.5%에 달한다. 서울 이두걸 기자 douzirl@seoul.co.kr세종 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

日, 수출 규제 한달 만에 ‘강온 양동작전’ 산업상 “부적절 사례땐 개별허가 추가” 文 “日 어디까지 갈지 조금 더 지켜봐야” 일본 정부가 한국에 대한 반도체 소재 3개 품목의 수출 규제에 나선 지 1개월여 만에 처음으로 규제 품목인 포토레지스트의 수출 신청을 허가했다. 강경 일변도에서 벗어나 ‘강온 양동작전’을 펼치고 있다는 관측이 나온다. 우리 정부 역시 일본을 한국의 화이트리스트(백색국가)에서 제외하는 방안을 논의했지만 결정을 유보했다. 일본 경제산업성은 8일 “반도체·디스플레이 소재 3개 품목의 수출 1건을 승인했다”고 밝혔다. 허가된 품목은 반도체 기판에 바르는 감광재인 포토레지스트다. 이와 관련해 아사히신문은 “통상 90일 정도가 소요되는 반도체 품목의 수출 절차가 1개월여 만에 끝난 것”이라고 보도했다. 다만 세코 히로시게 경제산업상은 이날 기자회견에서 “반도체 관련 3개 품목 이외에도 부적절 사례가 나오면 해당 품목을 개별허가 대상에 추가할 것”이라며 추가 규제의 가능성을 시사했다. 한편 우리 정부는 이날 정부서울청사에서 열린 관계장관 회의 및 국정현안점검조정회의에서 일본을 한국 백색국가인 ‘가’ 지역에서 제외하는 전략물자수출입고시 개정 방안에 대해 논의했다. 지난 2일 일본 정부가 한국을 백색국가에서 제외한 데 대한 ‘상응조치’다. 그러나 정부는 개정안의 구체적인 내용과 추진 일정을 확정하지 않았다. 일본이 포토레지스트에 대해 첫 수출 허가를 내주는 등 기류 변화가 감지되는 만큼, 정부 역시 추이를 보며 신중하게 접근하려는 의도로 보인다. 이와 관련해 문재인 대통령도 이날 국민경제자문회의 모두발언에서 “변하지 않는 것은 ‘불확실성’이 여전히 살아 있다는 점”이라면서도 “일본이 사태를 어디까지 끌고 갈지는 조금 더 지켜봐야 한다”고 여지를 남겼다. 서울 이두걸 기자 douzirl@seoul.co.kr 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr

지난달 4일 반도체소재 3종 수출규제 강화 이후 처음극우 산케이 “금수조치라는 한국 주장 틀린 걸 증명”일본 정부가 한국 대법원의 강제징용 손해배상 판결에 불만을 품고 지난달 4일 한국의 주력 수출품목인 반도체소재 3종에 대한 수출규제를 강화하는 경제보복 조치 이후 처음으로 삼성전자의 중국 반도체 공장으로의 수출을 허용했다. 한 달여 만에 단 한 건의 수출을 국내가 아닌 중국 내 한국 공장에 허용한 것이다. 8일 복수의 중국 현지 소식통과 업계 관계자에 따르면 일본의 한 기업은 이달 5일쯤 일본 정부로부터 삼성전자 시안 공장에 반도체 세정에 쓰이는 에칭 가스를 수출할 수 있다는 허가를 획득한 것으로 전해졌다. 이 기업은 지난 6월 중순 일본 정부에 수출 신청을 했고 이번에 승인을 받았다. 삼성전자 시안공장은 중국에 등록된 법인이지만 일본 정부가 지난달 수출 통제에 들어가고 나서 한국 반도체 기업을 상대로 에칭 가스 수출 허가를 한 것은 이번이 처음이다. 중국에서는 한국 반도체 기업의 해외 생산 기지가 몰려 있다. 산시성 시안에는 삼성전자의 낸드 플래시메모리 공장이, 장쑤성 우시에는 SK하이닉스의 D램 공장이 있다. 삼성은 낸드형 플래시 메모리의 25%를, SK하이닉스는 DRAM의 40%를 중국에서 생산하고 있는 것으로 알려졌다. 업계에서는 이번 허가 시점에 주목하고 있다. 일본 정부는 지난달 4일부터 에칭 가스, 스마트폰 디스플레이 등에 사용되는 플루오린 폴리이미드, 반도체 기판 제작 때 쓰는 감광제인 포토 레지스트 등 세 종류 소재 제품의 한국 수출 규제에 들어갔다. 그간 삼성전자 시안 공장과 SK하이닉스의 우시 공장 등 해외 중요 반도체 생산 공장들도 일본 수출 관리 강화의 영향으로 불화수소 등 필수 소재를 확보하기 어려워질 수 있다는 우려가 있었다. 업계에서는 이번 사례를 통해 향후 중국 지역 내 한국 기업들의 생산 시설을 대상으로 한 일본 기업의 수출은 이전과 크게 변함없이 진행될 수 있을 것이라는 관측도 나온다.다만 아직 초기 상황인 만큼 향후 수출 사례들에 유의해야 한다는 경계심이 여전히 강하다. 일본 기업들은 당초부터 한국과 달리 중국에 불화수소 등 제품을 수출하려면 건별로 정부의 허가를 받아왔다. 한편, 이날 일본 산케이신문은 “일본 정부가 수출 관리를 엄격히 한 반도체 소재 3개 품목과 관련해 일본 내 기업이 허가를 신청한 수출 1건을 허가했다”고 보도했다. 산케이는 복수의 일본 정부 관계자를 인용한 기사에서 “(일본) 정부는 또한 수출관리 강화의 일환으로 군사 전용이 용이한 제품과 기술 수출을 제한하는 리스트 규제의 대상 품목 확대를 검토하고 있다”고 전했다. 산케이는 “수출 절차를 엄격히 한 이후 수출 허가 신청이 있었던 한국 기업에 대한 계약 1건에 대해 일본 정부가 지난 7일자로 허가했다”고 보도했다. 이 신문은 해당 품목이 반도체 기판에 바르는 감광제인 레지스트라고 전했다. 중국 내 삼성전자의 시안 공장과 동일한 곳인지에 대해서는 언급되지 않았다. 극우 성향의 산케이는 일본 정부가 “심사 결과 군사 전용 등의 우려가 없으면 수출을 허가한다”는 방침을 보였다며 “이번 수출 허가로 한국이 주장하는 ‘금수 조치’에 해당하지 않는다는 점을 보여준 것”이라고 해석했다.신문은 “일본 정부는 앞으로 심사를 통과한 거래에는 수출 허가를 내주는 한편 한국에 관한 수출관리를 둘러싸고 새롭게 부적절한 사안이 판명되는 경우에는 개별허가 신청의 대상 품목을 3개 품목 이외로도 확대해 갈 방침”이라고 전했다. 요미우리신문도 해당 품목이 레지스트로 보인다며 “삼성그룹 대상이 될 가능성이 높다”고 예상한 뒤 “개별심사에는 90일 정도 표준심사 기간이 있지만 이번 신청에 대해선 1개월 정도 기간에서 허가받은 것”이라고 설명했다. 신문은 “한국이 일본 조치에 대해 세계 경제에 파괴를 불러올 것이라고 반발했지만, 경산성은 이번 조치가 금수나 수출규제가 아니라며 앞으로도 한국에 대한 수출 허가 신청을 심사해 문제가 없으면 허가할 방침”이라고 전했다. 앞서 일본의 수출규제에 대해 우리 정부는 철회를 촉구하고 세계무역기구(WTO) 제소를 검토하는 등 강력한 대처 방침을 밝혔었다. 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr