삼성전자가 세계 처음으로 70나노 공정을 적용,4기가 난드(NAND·데이터저장형) 플래시메모리를 개발한 것은 세계 반도체업계의 판도 변화를 예고하는 중대 사건으로 평가된다. D램을 포함한 메모리업계 1위,반도체 전체 2위인 삼성전자는 인피니온,마이크론,하이닉스 등 메모리반도체 경쟁업체들이 아직 나노 공정에 진입하지 못한 상태에서 3세대 앞선 기술을 확보,상당기간 시장을 주도할 수 있게 됐다.특히 메모리업계에서 삼성전자의 ‘수성’은 더 확고해질 전망이다. ●기술력 최소 9개월 앞서 삼성전자는 디지털카메라·캠코더,휴대전화의 저장매체로 쓰이는 NAND 플래시메모리 시장이 올해 30억달러에서 2007년 160억달러선으로 급성장할 것이라고 전망했다.2007년 이후에는 현재 인텔이 주도하는 노아(NOR·코드저장형) 플래시 시장까지 급속히 NAND 시장에 편입된다는 것. 이런 상황에서 삼성전자는 화성사업장 12라인에서 90나노 공정을 적용한 2기가 NAND 플래시메모리를 양산하기 시작한 데 이어 또다시 1세대를 앞서는 70나노 공정 4기가 제품을 개발,업계를 계속 선도하게 됐다. 70나노 공정을 적용하면 90나노 대비 칩면적이 93% 줄어 생산성이 40∼50% 높아진다.진공관을 대체한 트랜지스터의 등장과 맞먹는 정도의 기술적 혁명이라는 게 삼성측의 설명이다.삼성전자로서는 플래시 메모리를 지원하는 디지털기기가 확산돼 수요의 40%를 맞추기도 어려울 정도로 폭발적 호황을 맞고 있는 시장에 적극 대응할 수 있는 여유가 생긴 셈이다. 70나노 공정 제품은 2005년 하반기부터 양산되는데,내년 주력제품으로 예상되는 1기가 플래시 및 512메가 D램 시장은 물론 고성능 D램 시장과 응용시장에서 삼성전자의 독주체제를 더욱 굳혀줄 것으로 보인다. 삼성전자는 D램의 경우 기존 수요처인 PC에서 나아가 휴대전화,PDA 같은 모바일기기 및 디지털카메라,게임기,디지털TV 등과 같은 전자기기 시장의 급격한 확대가 수요처를 크게 다양화시킬 것으로 예상하고 있다. ●‘무어의 법칙’ 무너뜨린 ‘황의 법칙’ 인텔 창업자인 고든 무어는 65년 “반도체의 집적도는 1년 6개월에 2배씩 증가한다.”는 이른바 ‘무어의 법칙’을 내놓았다.이는 35년 넘는 ‘PC 시대’의 진리였다.그러나 디지털 컨버전스의 확산으로 저장매체를 요구하는 모바일기기가 급속히 증가하면서 2001년 삼성전자 메모리사업부 황창규 사장이 제시한 이른바 ‘황의 법칙’(메모리 신성장론·반도체 집적도는 1년에 2배씩 증가한다는 내용)이 ‘무어의 법칙’을 완전히 대체하게 됐다. 실제 삼성전자는 99년 256메가 NAND 플래시메모리 개발을 시작으로 2000년 512메가,2001년 1기가,2002년 2기가,2003년 4기가 등으로 4년연속 ‘황의 법칙’을 실현시켰다. CPU(중앙연산장치)와 D램이 주도하던 반도체 시장이 급속히 플래시메모리 쪽으로 넘어와 새로운 수종(樹種) 품목으로 떠오르고 있다. ●NAND 플래시 메모리 플래시 메모리는 전원을 꺼도 저장된 데이터가 없어지지 않고,정보의 입출력도 쉬워 각종 디지털 모바일 기기의 저장매체로 사용된다.NAND형과 NOR형으로 나뉜다.NAND형은 휴대전화에만 사용되는 NOR형과는 달리 고집적의 음성,영상 등을 저장할 수 있기 때문에 다양한 기기에 사용되고 있다.NOR형은 인텔이,NAND형은 삼성전자와 도시바가 주도하고 있다. 박홍환기자 stinger@

｜도쿄 황성기특파원｜도시바(東芝)는 오는 4월 회로폭이 90나노(10억분의 1)미터에 연산 속도도 최고인 시스템 대규모 집적회로(LSI) 반도체를 세계에서 가장 먼저 양산할 계획이라고 니혼게이자이(日本經濟)신문이 9일 보도했다. 후지쓰(富士通)도 올 가을까지 양산을 시작한다. 도시바 등이 월 1만개 이상의 규모로 양산하게 될 이 반도체는 현재의 최첨단 시스템 LSI보다 회로 집적도가 2배에 달해 디지털 가전제품이나 정보기기의 성능을 대폭 향상시키고 소형화시킬 수 있다.연산속도는 약 20% 빠르며 소비전력은 약 40% 정도 줄어들게 된다. 일본업계는 최고속 반도체의 조기 양산으로 반도체산업의 국제경쟁력을 회복한다는 구상이다.

울산대 교수 2명이 신물질인 ‘자성(磁性)을 가진 반도체’를 개발,컴퓨터의 대혁명이 예고되고 있다.‘자성 반도체’(M램)는 전원이 꺼져도 저장된정보가 지워지지 않으며,현재 메모리반도체(D램)보다 집적도가 1000배 이상으로 컴퓨터의 개념 자체가 달라지게 된다. 울산대 조성래(趙性來·37·고체물리학실험 전공),홍순철(洪淳哲·45·고체물리학전산 전공) 교수는 공동으로 신물질인 자성을 띤 반도체 ‘MnGeP2,MnGeAs2’ 등 2가지를 개발,최근 국내특허를 냈다고 16일 밝혔다. 조 교수는 “기존 반도체는 자성이 없으나 새로 개발한 신물질은 반도체 역할도 하고 상온 섭씨 57도 이하까지 자성을 띤다.”며 “이를 컴퓨터에 적용하면 전력 소비를 현격히 줄일 수 있고 하드 디스크도 거의 필요없는 소형화를 이룰 수 있다.”고 설명했다. 이 물질이 적용되면 컴퓨터의 하드웨어가 필요없게 돼 아주 작은 컴퓨터를만들 수 있고,비행기의 블랙박스도 손바닥 크기로 줄일 수 있는 등 모든 산업에 일대 혁신이 일어날 것으로 보인다. 울산 강원식기자 kws@

삼성전자는 모바일용 차세대 메모리 반도체인 4Mb F램(강유전체 메모리)을 세계 처음 개발했다고 16일 밝혔다. F램은 집적도가 높고 고용량인 D램과 고속·저전력 제품인 S램,전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 플래시메모리 등 기존 메모리의 장점을 지닌 새로운 개념의 메모리다.제조공정이 단순하고 제조원가가 낮은 데다 기존 메모리 제조라인을 사용해 투자부담도 적어 업체간 개발경쟁이 치열하다. 삼성전자는 1998년 4Mb F램의 엔지니어링 샘플을 개발한 데 이어 이번에 32Mb 제품 기술과 이 기술을 적용한 4Mb F램 개발을 마치고,이를 휴대폰에 완벽히 탑재해 모바일 기기용으로 선보였다. 삼성전자의 4Mb F램은 기존 256Kb 제품의 16배 용량이며 3.0V의 저전압 동작,80ns(나노초:10억분의 1초)의 고속동작,비휘발성 등의 특성을 갖추었다. 삼성전자는 네트워크 기기의 배터리 백업용 S램 시장과 내년부터 급격한 성장이 예상되는 모바일용 F램 시장의 선점에 본격적으로 나서는 한편 64Mb 이상의 F램 개발을 본격화할 계획이다. 메가급의 대용량 F램은 휴대폰,PDA,스마트폰,스마트카드,네트워크 제품 등에서 폭넓게 사용될 것으로 보이며 시장규모는 2004년 33억달러,2008년 267억불로 예상된다. 현재 전세계적으로 F램 개발 기술은 삼성전자와 일본의 후지쓰,미국의 텍사스인스트루먼트(TI) 정도만이 보유하고 있다. 박홍환기자 stinger@

서울대 물리학부 박윤 교수는 반도체 소자로 흔히 사용되는 게르마늄을 이용해 전류뿐 아니라 전자가 지닌 자성(磁性)까지 정보전달에 사용할 수 있는 ‘자성 반도체’ 개발에 성공했다고 2일 밝혔다. 이에 따라 회전하는 원자나 전자 등에서 생기는 자기장을이용해 지금보다 집적도를 수천배 향상시킨 반도체의 개발이 더욱 쉬워질 전망이다. 자성 반도체를 이용하면 현재의 반도체 제조공정을 이용해 전원을 공급하지 않아도 기억 내용이 지워지지 않는 기억소자나 초고집적 기억장치를 만들 수 있어 최근 10여년동안 이에 대한 활발한 연구가 진행돼 왔다. 함혜리기자 lotus@

세계에서 가장 가늘고 집적도가 높은 나노선 배열이 국내연구진에 의해 합성됐다. 포항공과대학교 기능성분자계연구단 김광수(金光洙·52)교수 연구팀은 7일 유기 나노튜브를 이용해 지름 0.4㎚(0.1㎚=1억분의 1㎝)인 은(銀) 나노선(線) 배열을 만드는데 성공했다고 밝혔다. 나노선은 나노기술 분야의 가장 기본적이며 핵심이 되는소재로 초고성능 컴퓨터에 쓰일 초미세 회로의 연결 소자로활용될 가능성이 매우 높아 각국이 경쟁적으로 개발에 나서고 있다. 이번에 개발한 나노선 배열은 선 사이의 거리가1.7㎚에 불과,지난해 미국 매사추세츠대학의 러셀교수팀이개발해 최고 수준으로 인정받은 나노선 다발보다 200배 가량 집적도가 높다. 세계적으로 권위있는 기초과학분야 학술지 ‘사이언스’는이례적으로 이 연구결과를 6일자 인터넷 속보(www.scienceexpress.org)를 통해 전세계 과학자들에게 공개했으며 오는10월 12일자 표지논문으로 싣기로 했다. 함혜리기자 lotus@

[요크타운 하이츠(미 뉴욕주) AFP 연합] IBM은 26일 반도체의 집적도와 에너지 효율을 획기적으로 높일 수 있는 ‘극소형 탄소 나노튜브’ 단일분자 칩을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. IBM 나노기술 연구 책임자인 패든 애브리스 박사는 이날 시카고에서 열린 미국 화학학회 회의에서 “탄소 나노튜브를 이용해 컴퓨터 칩을 개발,활용하는 데 성공했다”면서 “이 칩은 사람 머리카락의 10만분의1에 불과할 정도로 얇다”고 말했다. 그는 “나토튜브 기술은 더 이상의 소형화가 한계에 다다르고 있는 실리콘 칩을 대체할 수 있는 새로운 연구 분야”라면서 “이번에 개발된 칩을 더욱 발전시키면 구동력과 에너지 효율이 획기적으로 향상된 초소형 컴퓨터를 제작할 수 있다”고 설명했다. 탄소 나노튜브는 탄소만으로 이루어진 대롱 모양의 신물질로 그 직경이 몇 나노미터(nm:10억분의 1m) 수준이며 지난해에 한국과 미국의 공동연구팀이 탄소 나노튜브를 이용한 트랜지스터를 세계 최초로 제작하는데 성공했다. 애브리스 박사는 이번 성공은 초기단계의 성과에 불과하다면서 실리콘 칩을 대체할 수 있는 더욱 정교하고 복잡한 나노튜브 칩 개발을 위한 연구를 곧 시작할 것이라고 말했다.

전국 13개 시·도에 ‘한국형 벤처밸리’가 조성된다. 중소기업청은 대전 대덕연구단지,춘천 하이테크벤처타운 등 전국 20개 지역을 ‘벤처기업 육성촉진지구’로 지정,벤처기업의 지방화 촉진과 지역간 균형발전 등 시너지 효과를 확산시키기로 했다고 7일 밝혔다. 지난 9월말까지 시·도지사로부터 지정요청을 받은 36곳 중 벤처기업 집적도와 대학·연구소,기반시설의 구축정도 등을 감안해 최종 20개의 벤처군락지역을 12월말에 정식 고시할 예정이다. 중기청은 선정된 20곳 중 수도권 2곳과 비수도권 10곳 등 12개 지역의 인프라 확충을 위해 지구별로 20억∼30억원의 국비를 지원하고 예산지원이 없는 촉진지구는 각종 부담금 면제와 지방중소기업 육성자금 등의 지원책을 펴나갈 계획이다. 중기청 관계자는 “벤처기업 육성촉진지구가 지역산업 발전의 거점역할을 할 수 있도록 추가지원책을 마련하고,관련업종의 집적과 정보교류를 위한 벤처모임 결성도 후원할 방침”이라고 밝혔다. 김미경기자 chaplin7@

눈에 보이지 않을 정도로 작은 구조를 다루는 나노테크놀러지(극미세기술) 개발경쟁이 치열하다.미국 일본 등 대부분의 기술선진국들은나노테크놀러지를 바이오테크놀러지·정보통신기술과 함께 21세기의 ‘떠오르는 기술’로 인식하며 엄청난 예산을 들여 국가프로젝트로기술개발을 진행 중이다. 분자·원자 수준에서 물질을 다루는 나노테크놀러지는 재료·소재,전자공학 및 컴퓨터 기술,의료 및 건강,항공,환경 및 에너지,생태기술 등 전 분야에 걸쳐 응용이 연구되고 있다. 그 중에서도 기존의 실리콘 반도체가 지닌 물리적 한계를 극복할 수있는 차세대 반도체칩을 만들 수 있는 대안기술로 주목받으면서 기억소자 분야에서 가장 먼저 실용화가 이뤄질 전망이다. 현존하는 마이크로미터(㎛) 수준의 소자로는 인공지능로봇,생각하는컴퓨터, 외국어 자동 동시통역기, 포켓용 초미니 슈퍼컴퓨터 등 21세기에 필요한 지능형시스템을 제작할 수 있는 성능의 반도체를 생산할 수 없다.비용이 너무 많이 들 뿐 아니라 부피가 커서 효율성이 떨어진다. 서울대 물리학과 국양(鞠樑) 교수는 “71년 인텔사가 4비트(bit·비트는 정보의 최소 단위) 마이크로프로세서를 개발한 이래 전자산업은비약적인 발전을 거듭했지만 2012년에는 소형화가 물리적 한계에 도달할 것으로 전망된다”고 말했다.현재 구현된 선폭(회로소자 하나의크기)기술은 0.18㎛.이 기술로는 4∼16기가(Giga,10의 9승)비트의 기억용량이 가능하다. 자기 기록이나 광 기록 기술로 실현 가능한 마이크론 크기의 메모리소자는 아무리 줄여도 어느 단계에 이르면 기억매체로 쓸 수 없다.선폭을 줄이는 데 한계가 있기 때문이다.일반 자성 물질은 0.03㎛ 수준에 이르면 자기기록 밀도를 더 이상 향상시키기 어려운 한계에 도달하게 된다. 이런 물리적 한계를 극복하기 위해 제시된 방법의 하나가 나노미터(1㎚=10억분의 1m,머리카락굵기 10만분의 1) 크기의 회로에서도 자성을 갖는 소자를 개발하는 것이다.개개의 분자,원자,또는 분자군을 원하는대로 옮기고 조합시켜 다양한 물성을 지닌 물질이나 소재,장치를제조하는 나노크놀러지가 각광받는 배경이다. 과학기술부의 ‘테라급 나노소자 개발사업단’ 단장을 맡은 이조원(李兆遠·삼성종합기술원 반도체소자랩) 박사는 “나노테크놀러지를물리적인 크기로 정의하자면 1∼100㎚에서 일어날 수 있는 특성변화나 현상을 이용하는 기술”이라며 “반도체에 접목하면 미세화,집적도 향상이 필수적인 차세대 기억소자(나노소자)를 만들 수 있다”고설명했다. 눈에 보이지도 않는 나노미터 크기의 선폭을 이용해 기억소자를 만든다면 현재의 기가(G)보다 1,000배가 빠른 테라비트급(Tera,10의 12승) 집적도의 반도체 칩을 만드는 것이 가능해 진다. 이런 나노크기의 테라비트급 소자가 개발되면 슈퍼컴퓨터가 데스크탑 크기로 작아지고,각설탕 크기의 소자에 미의회 도서관 정보를 모두 저장할 수 있다.인간처럼 인식과 추론이 가능한 포켓형 슈퍼컴,인텔리전트 가전,스마트 로봇,3차원 가상현실 등이 현실화될 수 있다. 때문에 나노테크놀러지는 20세기에 실리콘이 가져 온 변화와 비교되지 않을 기술적·과학적 혁신을 인류에 가져올 것이라고 전망한다. 실리콘반도체의 한계를 뛰어넘을 수 있는 나노기술로는 양자효과를이용한 단전자 소자(SET),광기능소자,분자소자,바이오소자 등이 유망한 후보기술로 떠오르고 있다.이 가운데서도 전자 하나하나의 움직임을 제어함으로써 기존 반도체 소자의 미세화에 따른 물성 한계를 극복할 수 있는 단전자소자가 가장 실현 가능한 유망기술로 꼽힌다.단전자 소자는 전력소모가 적고 1테라비트 이상의 초고집적 및 초고속동작이 가능하다. 이 박사는 “나노소자가 실용화되려면 기억장치 분석기술 제작기술물질제조기술 등이 동시에 발전해야 한다”며 “우리의 생활에 엄청난 변화를 가져올 나노소자는 2010년 쯤에나 대량 생산이 가능할 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 함혜리기자 lotus@. *우리나라도 '테라급' 연구 본격화. 21세기 신수종(新樹種) 산업으로 국제적인 관심이 뜨거운 ‘테라급나노소자개발 사업’이 국내에서도 본격화되고 있다. 과학기술부가 21세기 프론티어사업의 일환으로 주관하고 있는 ‘테라급 나노소자 개발사업단’(단장 李兆遠)은 지난 8일 한국과학기술연구원(KIST)에서 개소식을 갖고 테라급 나노소자 개발작업에 들어갔다. 테라급 나노소자 개발사업은 향후 10년간 1,700억원 이상의 연구비가 소요되는 초대형 프로젝트.현재보다 처리속도 1,000배,용량 1,000배 이상인 초고속,초고집적 및 초저소비전력의 나노소자를 개발하는것이 사업단의 최종 목표다. 나노소자 사업은 기술확보를 통한 국가 기반기술 확보와 반도체기술 패권 장악을 통한 국부창출이라는 측면에서 의미가 크다.세계 반도체 시장은 순조롭게 성장,나노소자가 본격 생산될 2010년의 시장규모가 1조달러 정도로 예상되고 있다.미국 일본 유럽연합 등이 나노소자 분야에 막대한 자금을 투입하고 있는 이유다. 미국의 경우 특히 높은 관심을 나타내며 2000년에 2억7,000만달러,2001년에 4억9,500만달러의 예산을 책정해 연구를 지원하고 있다.상무성,국방성,에너지성,항공우주국,국립보건원,과학재단이 동원돼 기초연구와 대형 국책연구,연구인프라 구축,인력교육 등을 분담해 추진중이다. 일본도 부품산업의 강점을 지속시키기 위해 92년부터 일본 통상산업성과 과학기술청,문부성이 장기 국가프로젝트로 추진 중이다.독일 영국 프랑스 스웨덴 스위스 네덜란드 핀란드 등 유럽국가들은 90년대중반 이후 국가별 프로그램과 별도로 유럽연합 네트워크,대기업 연구소 연합,학회 등을 구성해 연구에 전념하고 있다. 사업단은 외국에 비해 4∼5년 뒤쳐진 국내 나노소자 분야의 경쟁력을 높이기 위해 동경공대,뉴욕 주립대,러시아 반도체연구소,중국 난징대 등의 해외 연구기관에 문호를 개방하고 공동연구 수행을 위해이달 말쯤 협력 조인식을 가질 계획이다.이와 함께 연구개발 인프라구축을 보완하기 위해 미국과학재단(NSF) 산하 ‘나노기술연구 네트워크’와 연계,연구실험 장비를 공동사용하고 연구진을 교환하는 방법도 강구하고 있다. 함혜리기자

벤처기업들이 벤처타운 입주시 가장 먼저 고려하는 것은 ‘임대료’로 나타났다. 부동산컨설팅업체인 미래리츠㈜가 최근 구로구 현대파크빌 ‘창업투자 빌리지 2000’의 160여개 입주 벤처기업을 대상으로 한 설문조사결과 응답업체의 62%(98개 업체)가 건물 입주시에 임대료 수준을 가장 먼저 고려한다고 대답했다. 테헤란로 일대에 몰려있던 벤처기업들의 상당수가 최근 분당이나 구로 등 외곽지역으로 옮겨가는 것도 바로 이같은 이유 때문인 것으로풀이된다.건물주가 벤처기업을 유치하기 위해서는 적정한 임대료를제시해야함을 보여준다. 다음으로는 교통(26%),편의시설(10%) 순이었다.이 외에 네트워크(전용선)환경,벤처기업 집적도,건물신축 여부,지역내에서의 건물 지명도 등에도 관심을 보였다.편의시설 가운데에서는 휴게·오락시설 등 휴식공간(45%)을 벤처빌딩에서 갖추어야 할 최우선 시설로 꼽았다. 이밖에 회의실(14%),수면실(12%),조리실(12%),강당(3%),건물내 식당가 조성 등의 지원시설이 필요하다고 대답했다. 이번 조사는 ‘현대파크빌’의분양·임대 대행을 맡은 미래리츠(주)가 입주자들에 대한 ‘애프터 서비스’ 차원에서 실시했다. 김성곤기자

삼성전자가 세계 최초로 회로선폭 0.11㎛(1㎛는 100만분의 1m) 반도체의 상용화 기술을 개발했다. 삼성전자는 지난달 미국 하와이에서 열린 권위있는 반도체 관련 행사인 제20회 VLSI심포지엄에서 ‘회로선폭 0.11㎛의 1기가D램 상용화 기술’을 발표했다고 18일 밝혔다. 회로선폭은 반도체 재료인 웨이퍼에 새겨지는 회로선의 굵기로,폭이 미세할수록 집적도높은 반도체를 만들 수 있어 전 세계 업계가 치열하게 경쟁하는부분이다.지금까지 가장 미세한 회로선폭 기술은 0.12㎛ 기술로 삼성전자가지난 4월 이를 적용한 512메가D램 상용제품을 세계 최초로 발표했다. 삼성전자 관계자는 “1메가D램보다 집적도가 1,000배 높은 1기가D램을 상용화하려면 0.10㎛ 이하의 기술을 적용해야 한다”면서 “이번 0.11㎛ 기술 개발로 1기가D램을 양산을 앞당길 수 있게 됐다”고 말했다. 김태균기자 windsea@

한·미 공동 연구팀이 반도체 집적도를 최고 1만배까지 높일 수 있는 세계최소형 탄소 나노튜브 트랜지스터를 제작하는데 성공했다. 서울대 물리학과 임지순(任志淳·48)교수팀과 미국 버클리소재 캘리포니아대 물리학과 마이클 퓨러 교수팀은 과학전문지 ‘사이언스’에 발표한 논문‘십자형 나노튜브연결’에서 10나노미터(1나노미터는 10억분의 1m)크기의탄소나노튜브 트랜지스터를 제작하는데 성공했다고 21일 밝혔다. 임 교수는 탄소나노튜브를 십자형으로 배열하면 탄소나노튜브가 겹치는 부분이 트랜지스터 기능을 한다는 것을 이론적으로 입증했으며,미국 연구팀은이를 바탕으로 탄소나노튜브 트랜지스터를 제작했다. 탄소나노튜브는 탄소만으로 이루어진 벌집형 구조의 대롱 모양을 한 신물질.직경이 몇 나노미터 수준이며 98년에 탄소나노튜브를 이용한 트랜지스터 제작이 처음 보고됐으나 전류 흐름을 조절하는 게이트가 탄소나노튜브보다 100배 이상 커서 트랜지스터 전체 크기를 소형화하는데는 실패했었다. 그러나 연구팀은 이번 연구에서 두개의 탄소나노튜브를 십자모양으로 서로배열할 때 생기는 10평방나노미터 정도의 겹치는 부분이 완벽한 트랜지스터성능을 발휘할 수 있다는 것을 실험으로 증명했다. 10평방나노미터는 1㎠의 1조분의 1에 해당하는 넓이로 이 트랜지스터를 산업화하는데 성공하면 현재 상용화된 최첨단 반도체인 256메가D램보다 집적도가 1만배 높은 반도체를 만들 수 있다. 함혜리기자 lo

살아있는 세포를 모방한 수백만개의 극소형 분자장치들이 암세포를 하나씩하나씩 공격해 암을 치료한다.인체 혈액세포의 10분의 1밖에 되지 않는 칩이 100만대의 PC만큼 강력한 파워를 구사한다.인체의 암세포나 병원균,환경오염물질 등을 원자 수준으로 분해해 제거한다.생물체를 인공합성해 새로운 먹거리를 만든다. 이러한 꿈같은 일들이 21세기 전반기에 달성될 가능성도 있다. 눈에 보이지 않을 정도로 작은 극미세 구조를 다루는 나노테크놀로지가 21세기의 새로운 과학으로 각광받고 있다.나노테크놀로지(Nano Technology,극미세 기술)란 개개의 분자,원자,또는 분자군을 원하는대로 옮기고 조합시켜다양한 물성을 지닌 물질이나 소재,장치를 만들어내는 기술을 말한다.과학자들은 나노테크놀로지가 20세기에 실리콘이 가져 온 변화와 비교되지 않을 기술적·과학적 혁신을 인류에 가져올 것이라 전망한다. **'21세기의 연금술'나노시대 열린다. *나노과학의 태동: 물질을 잘게 나누면 어디까지 나눌 수 있을까.이 질문은인류의 큰 호기심거리 중 하나였고,많은 사람들을 과학에 몰입하게 한 동기이기도 했다. 오랜 노력의 결과 이제 과학자들은 물질의 기본 구성 입자를 잘 이해하고있다.물질은 원자들로 구성돼 있고,원자는 전자와 핵으로 구성된다.핵 또한더욱 잘게 나눌 수 있는데 이를 ‘쿼크’라고 한다.물질의 성질은 핵 주위의 전자의 개수와 그 분포에 따라 결정된다.원자들이 모여 간단한 구조를 가진 물분자로부터 복잡한 구조를 가진 단백질 분자까지를 형성한다.또한 1,023개 이상의 원자 또는 분자가 규칙적으로 배열돼 고체를 형성한다.단백질과생물 세포는 분자 중 가장 복잡한 형태이다. 원자의 존재와 그 구조는 20세기 초 여러 실험에 의하여 간접적으로 증명됐다.원자에서 방출되는 빛이 특정한 파장의 스펙트럼을 내는 것으로부터 전자가 특정 에너지를 가진 것을 알 수 있었고,빠른 이온화된 입자를 원자에 충돌시킴으로써 원자 내의 핵의 존재를 확인할 수 있었다.과학자들은 이 때 정립된 양자역학으로 원자들의 전자 구조를 이해할 수 있게 됐다. *나노과학의 발달과정: 계속된 실험 방법의 발달과 계산 능력의 발전으로 원자 구조에 대한 이론적 접근도 가능해 졌다.즉 원자들이 서로 어떤 식으로반응해 거대한 분자를 이루거나 배열하여 고체를 이루는 과정을 이해하게 됐으며 이에 필요한 에너지와 그들의 안정된 구조를 계산·예측할 수 있게 됐다.과학자들은 원자를 직접 들여다 보면서 결합구조를 확인할 수 있는 방안을 모색하기 시작했다.‘머리카락 두께의 10만분의 1밖에 안되는 원자를 직접 볼 수 있다면….’ 이 얼마나 우리 모두를 흥분하게 하는 말인가. 그러나 1970 년대까지의 모든 실험방법으로는 해상도가 원자 크기에 미치지 못했기 때문에 원자,분자 및 고체의 기본 구조와 그들의 형성과정을 간접적으로만 확인이 가능했다.수소 원자의 크기는 0.05nm(나노미터,10억분의 1m)이고,고체 내부에 있는 원자들의 배열 간격은 약 0.3nm이다.이러한 크기는지금까지 발명된 광학현미경(최상의 해상도 500nm),전자현미경(최상의 해상도 1nm)으로는 측정할 수 없는 작은 크기이다. 1981년 스위스의 과학자 비닉과 로러는 양자역학적 터널링효과(전자가 자신이 가지는 에너지보다 높은 에너지벽이 있어도,전자는 이 에너지벽을 뚫고지나갈 수 있는 확률이 있다는 개념)를 이용해 새로운 현미경을 만들었다.그 동안 발전돼 온 첨단 제어기술,신소재 기술,전자 기술을 이용해 이들이 발명한 주사형터널링현미경(STM·Scanning Tunneling Microscope)은 두 도체가 0.5∼1㎚ 거리로 일정하게 떨어져 있는 경우,한 쪽에서 다른 쪽으로 전자가 터널링 할 수 있고,이 때 측정되는 전류를 측정함으로써 표면 구조를 관측하는 것이다. 이후 거리에 따라 변화하는 여러 물리량을 측정하는 주사형검침현미경(SPM)도 개발됐다.이 현미경들로 광학현미경이나 전자현미경보다 훨씬 좋은 배율을 가지며,원자를 직접 관찰·조작할 수 있게 됐다.이 기기들로 관측된 결과는 지금까지 이론적으로 예측된 구조나 성질과 판이하게 다른 경우도 있어,새로운 과학분야가 자연스럽게 생겨나게 됐다.나노과학의 탄생이다.크기의관점에서 나노과학은 100㎚ 이하 크기의 현상을 연구하는 분야다.물리적인세계에서 보면 나노세계는 곧 원자의 세계다. 이제 인류는 아무리 복잡한 구조도 원자적인 해상도를 가지고 볼 수 있으며,미세 세계의 자연은 인간 앞에서 하루 아침에 그 신비의 껍질을 벗어 버렸다.원자핵 주위의 전자의 분포를 직접 관찰함은 물론,이웃한 원자 사이에 형성된 화학결합도 직접 관찰할 수 있게 됐다.물론 이 반응에 관여하는 원자를 움직여 반응을 유도할 수 있고,이 반응 과정을 나누어 관찰할 수도 있다. *나노과학의 미래: 원자를 자유로 움직이고,원자들끼리의 반응을 유도한다는 사실 하나만으로 나노과학의 응용분야는 예측하지 못할 정도로 많다. 조립된 새로운 화학 물질을 기본 골격으로 하는 신물질 개발,원자·분자 크기의 모터를 이용한 동력개발,기본 생명체의 합성 및 의학에의 응용,전자 소자를 대체하는 원자 크기의 기본소자 개발 및 이를 이용한 컴퓨터의 개발,생물체와의 무기물 소자와의 접속 장치의 개발 등. 생물체는 여러 원자들의 결합으로 이뤄져 있다.따라서 원자를 하나 하나 끌어와 반응을 형성하고,이 결과에 의하여 생물체를 인위적으로 형성하는 것도 상상할 수 있다.실제로 일부 과학자들은 주사형검침현미경을 이용해 생물체 합성을 시도하고 있다.이러한 과정에는 많은 시간이 소요될 것이 예상되지만 언젠가는 가능한 일이다. 노벨상수상자인 리처드 훼인만은 1959년 “원자를 한개씩 한개씩 짜 맞추어 원하는 물체를 만드는 것은 물리학의 법칙들에 위배되지 않는다”고 했다. 당시에는 ‘억측’에 지나지 않았지만 21세기의 나노테크놀로지는 이를 ‘일상사’로 만들고 있는 것이다. 국 양 서울대 물리학부 교수. *컴퓨터·의료분야 획기적 발전 전기. 물질을 원자·분자 수준에서 제어하는 나노테크놀로지가 90년대 들어 첨단선도기술로 각광받고 있다. 원자를 하나씩 쌓아올려 필요한 물질을 실험실에서 만들어내는 나노테크놀로지가 가장 먼저 적용될 분야는 컴퓨터 칩 분야다.나노칩이 반도체칩의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대되기 때문이다. 현재의 정보산업의 발전은 반도체 소자의 소형화,고집적화에 의해 가능했지만 현재의 실리콘반도체 소자는 어느 단계에 이르면 물리적 한계에 도달해기억매체로 쓸 수 없게 된다. 정보의 최소단위인 비트(bit)를 구성하는 회로소자의 크기를 나노미터 크기로 실현해 DRAM(메모리 소자)을 만든다면 지금 시판 중인 256M DRAM보다 100만배 정도의 집적도를 가질 수 있다. 이 나노칩에 회로를 그려 넣는 방법들이 90년대 후반 이후 다양하게 시도되고 있다.전자가 절연체를 뚫고 지나가는 터널링효과를 이용한 주사형검침현미경을 사용하면,물체를 원자적 배율로 관찰함은 물론 원자들을 직접 움직여원자 크기의 구조 제작도 가능하다. 최근 주사형검침현미경의 뾰족한 끝에유기물 잉크를 묻혀 리소그라피(선 긋기)를 수행한 결과 작게는 30㎚ 크기의선을 만들기도 했다. 나노테크놀로지는 ‘나노기능소자’라는 또 다른 가능성을 제시한다.덩어리크기의 물질을 잘게 나누어 소자를 만들기보다는, 자연계의 모든 생물체가그렇듯이 원자나 분자 크기의 물질을 모아서 소자를 만들어야 한다는 새로운발상이다. 바이러스나 암세포를 분석하고 퇴치하는 분자칩,DNA합성기 등 나노기계를 만들 수 있게 된다. 많은 과학자들은 원자 단위의 조작을 위해 새로운 나노도구를 개발 중이다. 미국 하버드대학의 찰스 리버교수팀은 지난 해 말 미세한 유리막대를 금 전극으로 둘러싼 뒤 이 전극에 지름이 50㎚,길이가 4㎛(1㎛=100만분의 1m)인탄소나노튜브 가닥을 붙여 나노핀셋을 만들었다.전류의 조절에 의해 조종되는 ‘분자 젓가락’은 앞으로 DNA를 조작하거나 나노기계 제작,미세수술 등에 이용될 전망이다. 함혜리기자 lotus@

불과 9년전 한 실험실에서 발견된 신물질인 탄소나노튜브(CNT)가 ‘미래의소재’로 각광받고 있다.세계 각국의 소재분야 학자들 사이에서는 탄소나노튜브 이론과 응용에 대한 연구가 한창이다. 1991년 일본 NEC연구소의 이지마 박사가 전자현미경을 통해 처음 확인한 탄소나노튜브는 탄소원자로 이루어진 나노미터(㎚·10억분의 1m) 굵기의 원통형 물질.탄소 결합방향과 각도,튜브의 직경에 따라 전기적 도체가 되기도 하고 반도체가 되기도 한다.이같은 성질때문에 실리콘을 대체할 차세대 반도체로서의 가능성에 세계가 주목하고 있다. 서울대 물리학과 임지순(任志淳)교수는 “나노튜브 자체는 전기적으로 도체이지만 이를 밧줄모양으로 꼬면 반도체가 된다”며 “실리콘을 이용한 기술로는 16기가바이트 이상의 메모리 칩을 만드는 것이 불가능하지만 탄소반도체를 이용하면 그 1만배인 테라바이트급의 집적도를 가진 칩을 만들 수 있다”고 말했다. 탄소나노튜브가 지니고 있는 역학적 성질도 미래의 소재로서 관심을 끈다. 탄소 사이의 결합력이 워낙 강하기때문에 튼튼한 섬유가 될 수 있다.탄소나노튜브의 인장력은 강철의 100배 가량 되는 것으로 알려져 있다.더우기 밀도는 강철의 6분의 1밖에 안 될 정도로 가볍고 수직방향으로도 탄력적이어서초강력 섬유,충격완화제로의 이용 가능성이 연구되고 있다. 이외에도 탄소나노튜브의 이용 가능성은 다양하다.튜브속에 빈 공간이 있다는 특성에 착안,그 안에 다른 화학물질이나 약성분을 넣었다가 필요한 경우빼어쓰는 기술도 연구되고 있다.수소를 다량 흡착시키는 성질을 이용해 수소연료전지로 활용하는 방안도 연구 중이다. 하지만 다른 어느 분야보다도 평면 스크린기술에서 가장 먼저 탄소나노튜브가 실용화될 전망이다. 탄소나노튜브는 지금까지 알려진 물질 중에서 가장 우수한 전자총(전자방출)기능을 갖고 있다.나노튜브를 칫솔처럼 전극 위에 정렬시킨 뒤 전기장을 걸어주면 정렬된 구조로부터 전자가 빠져 나온다.이 전자를 진공상태에서 가속,형광체를 때려주면 빛이 나오고 이 빛을 모아 영상을 재현시키는 것이 전계방출디스플레이(FED·Field Emission Display)다. 세계 최초로 탄소나노튜브를 디스플레이에 응용,주목을 끌고 있는 삼성종합기술원 전자방출원연구단이 최근 컬러패턴과 영상을 완벽하게 재현할 수 있는 5인치급 3극관형 전계방출디스플레이를 개발하는데 성공했다.삼성종기원의 경쟁상대는 일본 이세노리다케 연구팀 뿐이다. 함혜리기자

“작은 것이 아름답다”다는 말이 가장 잘 적용되는 곳은 아마도 반도체 기술 분야일 것이다.크고 화려한 것이 흔히 대접받는 세상이지만 이 분야에서는 ‘작게,더 작게’가 절대적인 명제다.반도체 기술의 핵심은 한마디로 반도체안 회로의 굵기를 더 미세하게 만드는 것이다.반도체의 집적도를 높이고제품 원가를 낮추어 경쟁력을 올릴 수 있기 때문이다. 집적도가 높아지면 정보 저장 용량이 그만큼 늘어나는데 반도체의 저장용량은 보통 메가·기가·테라로 표시된다.물리학에서 메가는 10의 6제곱,기가는 10의 9제곱,테라는 10의 12제곱을 뜻한다.즉 메가는 100만,기가는 1조,테라는 1,000조의 단위다. 현재 상용화된 메가급 반도체의 회로 굵기는 머리카락 굵기의 1,000분의 1(1만분의 1㎜) 정도다.기가급은 4,000분의 1,테라급은 400만분의 1정도가 된다.한국은 지금 세계 반도체시장 메가D램 분야에서 점유율 1위를 차지하고있고,기가급 반도체 생산도 눈앞에 두고 있다.지난해 6월 삼성전자가 세계첫 4기가D램 공정기술을 개발,2001∼2002년이면 제품 생산이 가능하다고 밝혔다. 기가급에 이어 테라급 반도체 생산이 가능한 기반기술이 우리 학자들에 의해 개발됐다.연세대 黃正男·呂寅煥,포항공대 姜明昊교수 팀이 반도체를 구성하는 핵심물질인 실리콘과 산소를 원자 수준에서 미세하게 조절할 수 있는 방법을 찾아내 최근 국제학계에 발표했다. 이들은 상온(常溫)에서 실리콘 원자 한 개와 산소원자 한 개가 결합할 때의 기본과정 및 원리를 규명했고 아울러 분자 크기의 글자를 써내는데 성공했다.지난 90년 미국 IBM사가 원자글자를 처음 써보였지만 상온이 아닌 섭씨마이너스 269도(절대영도 근방)의 극저온 상태에서였다. 원자를 자유롭게 조작할 수 있는 실험적·이론적 근거를 제시한 이 연구결과에 따라 앞으로 초미세·초저전력·초고속의 마이크로 컴퓨터를 개발할 수 있게 됐다.이 기술을 바탕으로 테라급 반도체가 만들어지면 현재 300∼400평 정도의 공간을 차지하는 슈퍼 컴퓨터를 책상에 올려 놓을 수 있는 소형으로 축소 할 수 있다니 획기적인 기술개발이 이루어진 셈이다.이 기술의 실용화는 2010년 정도에 가능할 것으로 연구진은 전망한다. 지금까지 한국의 메가D램 반도체 기술이 막대한 로열티를 지불해야 하는 외국의 기반기술을 바탕으로 한 것인데 비해 이번 초미세 반도체 기반기술은순수한 우리 기술을 바탕으로 차세대 반도체 개발의 길을 텄다는 점에서 더욱 의미가 깊다.

◎시·청각장애인 등 재활의학 활용 획기적 서울대 반도체공동연구소는 12일 국내 최초로 신경을 자극하고 신경 신호를 기록할 수 있는 ‘반도체 신경전극’을 개발했다고 밝혔다. 서울대 전기공학부 金成俊 교수와 한림대의대 신형철 교수 등이 공동으로 개발한 이 반도체 신경전극은 미국 미시간대학과 스탠퍼드대학에 이어 세계적으로도 세번째이며 기존 반도체 소자에 비해 전자회로와의 집적도를 더 용이하게 만든 장점이 있다. 金교수는 “머리카락 10분의1 정도의 미세한 탐침에 30마이크론 정도의 작은 전극을 집적한 이 신경 반도체 소자를 이용하면 신경을 미세하게 자극할 수 있어 재활의학에 활용도가 크다”면서 “특히 시·청각 장애인,지체 부자유자들이 신경기능을 대체 또는 회복하는 데 획기적인 기여를 할 수 있다”고 말했다. 연구소측은 조만간 이 반도체를 상용화해 의학자와 신경생리학자들에게 무상으로 공급할 계획이다.

현대전자는 차세대 메모리 소자 제조의 핵심기술인 탄탈륨 막을 이용한 칩 캐패시터 제조기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 칩 캐패시터는 메모리 칩 내부에 전하를 저장하는 장소로 최근 메모리 소자의 집적도가 향상되고 크기가 축소됨에 따라 고용량의 전하 저장 기술이 요구돼 왔다. 현대전자는 탄탈륨 막을 칩 캐패시터에 입히면 기존의 질화·산화막보다 전하 보전 용량이 2배이상 늘어나고 누전도 막을 수 있다고 설명했다.현대전자는 이번 기술을 회로선폭 0.25㎛(1㎛는 1백만분의 1m)급 복합반도체공정기술에 적용하고 있으며 앞으로 0.18㎛이하의 차세대 D램 제조기술에 적용할 계획이라고 밝혔다.

◎임지순 서울대 교수 미 교수와 공동연구/‘탄소 반도체’… 영 과학전문지 ‘네이처’ 소개/실용화땐 컴퓨터·정보통신분야 획기적 변화 현재의 실리콘 반도체보다 1만배 이상 집적도가 높은 탄소반도체를 만들 수 있는 길이 열렸다. 서울대 물리학과 임지순 교수는 미국 UC버클리 물리학과 마빈 코어,스티븐루이스 교수와 함께 ‘탄소결합의 비대칭성으로 인한 전기적 특성변화’란 논문을 영국 과학전문지 네이처 최신호에 발표,탄소 반도체의 실용화 가능성을 제시했다. 이 연구 결과에 따르면 흑연의 탄소분자는 10억분의 1m 굵기의 나노튜브라는 속이 비어 있는 초미세관 형태의 줄로 연결되어 있으며 이 나노튜브를 10개 이상 밧줄처럼 꼬아 합성하면 금속성질이 없어지면서 반도체처럼 전기흐름을 제어할 수 있는 성질로 변하게 된다. 특히 반도체소자인 1기가 D램의 회로선폭이 1천만분의 2m 수준인데 반해 나노튜브의 굵기는 10억분의 1m에 불과해 나노튜브를 이용하면 반도체 집적도를 현재보다 1만배 이상 높일 수 있다는 것이다. 과학계는 탄소섬유가 실용되면 앞으로 컴퓨터와 정보통신분야에 획기적인 변화가 일어날 것으로 내다봤다.

◎광교환기 기술개발 획기적 전기 마련/극소 전류로 대용량의 광속 신호처리 가능/레이저 이용한 물류 자동화 1∼2년내 실용화 【포항=이동구 기자】 21세기는 초당 100만의 100만배의 비트(테라비트)의 디지털 신호가 초고속망을 달리는 시대가 될 것이다. 이러한 초고속망 신호들을 분별하고 분배하는 기술은 광교환 기술 외에는 없다.광교환 기술이 있으면 광통신 기술과 함께 광컴퓨터 시대가 열리는 것이다. 그러나 아직 광컴퓨터는 넘어야 할 과제가 많다. ○연구 10년만에 개가 전자 속도의 수백배가 되는 광속을 어떻게 최대한 활용할 것인가,파장 간섭 문제에서 자유로울 수 있는 광자에 어떻게 대규모 병렬처리 활동 공간을 제공하고 유도할 것인가,수많은 파장들에 서로 다른 신호들을 실어서 한꺼번에 신속히 처리하는 파장 분할 송수신을 어떻게 구현할 것인가. 또 아무런 에너지원이 없어도 일단 발신만 하면 마냥 직진하는 광자의 속성을 어떻게 키워 줄 것인가,발신과 수신 과정에서 아직은 전자의 도움을 받아야 하는 번거로움에서 광자를 어떻게 해방시켜 갈 것인가 등 많은 과제들이 있다. 특히 대용량의 광속 신호처리를 가능케 하려면 극소 전류로 작동하는 반도체 레이저 광원을 찾고 이것을 대규모 집적화하는 반도체 칩 기술이 필수적이다. 포항공대 전자전기공학과 권오대 교수(52)가 세계 최초로 개발한 μΑ(마이크로암페어)급 반도체 레이저가 광컴퓨터 개발에 필수적인 여러 과제들 중의 하나다. 권교수가 마이크로암페어급 반도체 레이저 개발에 나선 것은 지난 88년부터다. 미국 슬러셔 박사,일본의 이이가 박사 등 세계적인 석학들이 이 분야의 연구에 매진하며 그동안 상당한 업적을 남겼다. 그러나 권교수는 연구 10년만에 세계 최초로 새로운 반도체 레이저를 개발했다.세계 기술보다 한발 앞섬으로써 국내의 광컴퓨터,광교환기 기술이 세계를 선도할 날을 꿈꾸게 하고 있다. 세계 최초로 반도체 레이저를 개발한 것은 꾸준한 연구·개발의 노력 때문이겠지만 그보다 더욱 결정적인 것은 학계의 기존 연구과제에 대한 ‘의문’이었다. 그동안 세계 모든 학계가 반도체 표면에서 방출되는 수직방출형 레이저와 앞정형 레이저에 관심을 쏟고 있을 때 권교수는 반도체 전극 등 주변의 빛에 의문을 갖고 연구를 시작했다. 그결과 전극 주변에서 세계가 놀랄 새로운 빛,극소 전류로 작동하는 반도체 레이저를 발견하게 된 것이다. 즉 100분의 1 암페어의 대형 수직형 반도체 레이저(VCL)안에서 WG(Whispering Gallery=속삭이는 갤러리)형 레이저가 1백만분의 1 암페어 이하의 전류로 발생되고 있음을 확인한 것이다. 이 신형 레이저 소자에서 빛이 3차원 공간을 방사상으로 방출하며 또한 그 빛이 760­795㎚(나노미터)파장 영역에서 보는 각도에 따라 무지개 같은 여러색의 파장을 가지는 특이한 광원임도 확인됐다. ○미 벨연구소 등 관심 권교수는 이것으로 조만간 100만분의 1 암페어의 전류에서 동작하는 세계 최초의 레이저를 실용화하려고 하는 것이다. 이것이 실현되면 집적도가 높은광 IC 제작에 획기적인 전기를 마련하는 것으로 21세기 광컴퓨터,광교환기기술에 획기적인 전환점이 될 것이다. 광컴퓨터의 연구 개발은 그동안 미국의 벨연구소가 메카 역할을 해왔다. 국내에서는 지난 80년중반부터 광컴퓨터를 위한 레이저 소자들에 관한 연구가 한국 과학 기술원과 한국 전자통신 연구소 등에서 수행되었다. 그러나 이번 포항공대 권교수의 마이크로 암페어급 반도체 레이저 개발로 미국 벨연구소와 IBM사가 많은 관심을 보이기 시작했다. 지난해 11월 벨연구소와 IBM사는 권교수를 초청,연구논문을 발표토록 했다. 이때 발표된 ‘양자 테형 마이크로 암페어급 3차원 다파장 갤러리 레이저’란 논문을 발표해 관심을 끌었다. 논문 발표후 이 분야 세계 권위자인 슬러셔 박사가 권교수에게 찬사를 보냈다고 한다. 특히 벨연구소는 아직 국내 기술력으로 제작이 불가능한 장파장 레이저용 반도체 웨이버를 권교수에게 건네며 공동연구를 제의하기도 했다. 아울러 차세대 광컴퓨터 개발의 무게중심도 포항공대로 옮겨질 가능성도 꿈같은 얘기가 아닌 현실로 다가오고 있다. 사실 권교수가 개발한 레이저와 이론을 아직 의심의 눈초리로 보는 국내·외 학자들이 많은 것도 사실이다.권교수는 보충 연구와 실험 결과를 통해 계속 보완해 나가며 산업화,상품화해 나가는 데 박차를 가하고 있다. 레이저를 이용한 물류자동화 기술에 응용하기 위해 삼성전자,산업과학기술 연구원 등과 함께 이미 공동연구에 착수해 1∼2년내에 실용화할 계획이다. ○산업·상품화에 박차 “국내 광전자 분야를 육성하는 데 최선을 다하겠다”는 각오로 무인년을 맞은 권교수는 최근 세계학회에 발표할 연구 논문(도넛형 공진기내에서 방사상으로 방출하는 다파장 레이저)준비에 여념이 없다. 그는 양자 및 광전자,양자 물리와 현대 광학에 기초를 둔 레이저 현상 및 분광현상 응용,반도체 레이저,레이저를 이용한 박막연구 및 차세대 소자와 극미세 공정개발 등 자신의 전문분야에서 이미 세계적 수준에 도달해 있는 것으로 평가받고 있다. 특히 반도체 레이저의 개발 및 고체레이저 펌핑 연구와 OEIC용 GaAs계 광 스위치 개발 등의 연구업적을 올리기도 했다. ◎마이크로 암페어 반도체 레이저란/아주 적은 전류로 작동하는 신형 소자/3차원 빛 방출 무지개형 다파장 출력/기존 실리콘반도체 칩과 집적화 실현 마이크로암페어(μΑ) 반도체 레이저는 기존의 mΑ(밀리암페어)급 레이저에 소모되는 전류의 1천분의 1정도 밖에 안되는 아주 적은 전류로 작동하는 실리콘 반도체를 말한다. 이 신형 소자는 칩과의 집적화를 가능케 함으로서 차세대 광컴퓨터 및 광교환기 개발을 앞당길 수 있게 한다. 80년대 이후 전자 대신 광신호를 활용하는 초고속 광컴퓨터 및 광교환기 개발을 위한 연구가 세계 도처에서 진행되어 왔다. 특히 대용량의 광속 신호처리를 가능케 하려면 극소 전류로 작동하는 반도체 레이저 광원을 구현하고 이것을 대규모 집적하는 반도체 칩 기술이 필수적이다. 초당 10억비트(테라비트)의 디지털 신호가 초고속망을 달리는 21세기는 이러한 광교환 기술과 광컴퓨터 기술로 비로소 가능하기 때문에 80년대부터 μΑ(마이크로암페어=1백만분의1 암페어)급 극소 전류 반도체 레이저 탐구가 활발하게 진행되고 있다. 이번 포항공대 권오대 교수가 개발한 μΑ급 반도체 레이저는 집적화와 제작이 용이하며 삼차원으로 방출하는 무지개형 다파장 출력의 장점까지 지닌 것으로 기존의 실리콘 반도체 칩과의 집적화를 실현할 수 있게 한다.특히 이 반도체 레이저는 기존의 표면방출형 레이저(VCL)의 양자 우물형 활성층에서 자연적으로 형성되는 양자테두리(RING)형 공진기가 별도로 발진되는 신개념을 도입한 것이다. 양자 테두리가 ‘속삭이는 갤러리(Whispering Gallery=WGG)모드 발진이라는 특수효과를 수반하기 때문에 수 mΑ(밀리암페어=1천분의 1 암페어)로 작동하는 보통 수준의 표면방출형 레이저 구조에서도 수 μΑ급의 극소전류 WG레이저가 발진할 수 있음이 확인되었다. 이 레이저는 3차원 공간을 방사상으로 방출하며 또한 그 빛이 760∼795나노미터(나노미터는 10억분의 1 미터)파장 영역에서 보는 각도에 따라 무지개 같은 여러 색의 파장을 가지는 특이한 광원이다. 이렇게 극소 전류로 발진 가능한 3차원 무지개 레이저 소자는 장래의 자유공간 광교환 및 광 컴퓨터 응용에 새로운 지평을 제공할 수 있을 것이다. □권오대 교수 약력 △69 서울대 공학사(전기공학) △75 미국라이스대 공학석사(전기공학) △78 미국 라이스대 공학박사(전기공학) △78∼79 미국 코넬대 레이저분광연구실 포스트닥 연구원 △80∼82 코넬대 통계물리/응용물리연구부 책임연구원 △82∼86 미국 다우사 중앙연구소 자성체/광전자연구부 책임연구원 △93∼94 미국 AT&T Bell연구소 첨단광전자연구부 객원연구원 △86∼현재 포항공대 전자전기공학과 부교수,교수

◎마이크로암페어 레이저 세계 첫 개발 ‘차세대 광컴퓨터와 광교환기 개발은 한국이 주도한다’. 21세기가 되면 초당 100만메가비트(1테라비트)전달 속도로 디지털 신호가 초고속망을 달리는 시대를 한국의 과학자가 개막시킨다. 그 주인공은 세계 최초로 마이크로암페어 반도체 레이저를 개발한 포항공대 전자 전기공학과 광전자 연구실 권오대 교수(52). 올 1월 미국 광전자학회에서 처음으로 자신이 연구 개발한 마이크로암페어 반도체 레이저를 세계에 공개한다. 권교수가 자신있게 세계 학회에 공개하는 레이저는 100만의1 암페어의 극소 전류에서 동작하는 세계 최초의 반도체 레이저로 10년동안의 연구에서 얻은 극한 기술이다. 이 기술의 상용화는 집적도가 높은 광집적회로 제작에 획기적인 전기를 마련해 우리나라를 반도체 분야 뿐만 아니라 광컴퓨터,광통신,광교환기 분야에서 21세기의 세계 선두국가로 나서게 할 것이다. 권교수의 연구 업적은 ‘의문’에서 출발한 쾌거다. 세계 모든 과학자들이 표면 방출형 반도체 레이저를 연구하면서 원통형,수직형 레이저에만 관심을 쏟고 있을때 권교수는 주변의 빛에 대한 의문을 제기하며 연구를 시작했다. 반도체 원통의 전극을 분리형으로 고안,전극 주변에서 발생되는 레이저를 찾아내면서 꿈의 빛으로 평가되는 마이크로암페어급 반도체 레이저를 개발하게 된 것이다. 권교수가 이 과정에서 개발한 분리형 전극을 미국에 특허를 출원하기도 했다. 그의 연구·개발에 대한 열정은 지난 78년 미국 코넬대학의 통계 물리 연구부 선임연구원이 되면서 싹텄다. 이 대학에서 무려 16년이란 세월동안 광전자 분야를 연구하며 양자물리와 현대 광학에 기초한 레이저 현상,분광현상 응용 분야 등에서 큰 학문적 업적을 쌓았다. 권교수는 지난 86년 포항공대 설립을 전후해 조국에서 일익을 담당해야 한다는 의무감을 느끼며 귀국했다. 권교수는 그동안 국내에서 국내·외 학자들을 여러번 초청,자신의 연구결과를 발표했지만 아직도 연구 업적을 의심하는 과학자들이 많다고 한다. 이달 26일 미국 새너제이 국제회의장에서 열리는 ‘광전자 98 학회’에서 자신이 발견·개발한 반도체 레이저를 세계에 알리는 좋은 기회지만 그보다 더 큰 의미는 의심의 눈초리로 잘 믿으려 하지 않는 외국 학자들에게 우리의 연구업적을 인정하게 하는 데 있다고 한다. “세계 과학계도 국력의 지배를 받는 현실”이 그에게는 지울 수 없는 아쉬움으로 남아 있다. 방학중인 요즈음도 관련 분야 연구문헌을 훑고 10여명의 대학원생을 지도하면서 반도체 레이저를 연구하느라 밤낮이 없다.