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21세기 나노기술은 최첨단 미래를 준비하기 위해 없어서는 안 될 기술로 곳곳에 응요되고 있으며 전 세계적으로도 연구 개발 활동이 활발하게 전개되고 있다.
나노기술은 나노물질을 다루는 분야로 크게 3가지로 구분된다. 먼저 거대분자(macromolecule), 양자점(quantum dot)과 같은 영차원 나노입자가 있으며 나노 튜브(nanotube), 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노리본(nanoribbon) 등과 같은 일차원 구조의 나노물질이 있다. 마지막으로 나노박막과 같은 이차원의 나노구조물로 분류된다.
 국내 나노기술 연구동향
일차원 구조의 나노와이어는 우수한 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성 때문에 화학 및 생물학적 센서 등에 다양하게 활용될 수 있다. 또한 합성된 나노와이어를 병렬 조립하여 전자/광학 소자에 적용하면 기존의 반도체 박막을 대체할 수 있어 각종 기기의 초소형화가 가능하고 성능 또한 획기적으로 향상시킬 수 있다.
재료연구소는 이러한 나노와이어의 장점을 활용한 연구를 펼치고 있으며, 전기화학적 반응을 이용하여 투명 전도성 기판이나 금속 기판 상에 산화아연 나노와이어를 만드는 기술을 개발하였다. 최근에는 유기태양전지의 전극 및 열전 소자에 적용할 수 있는 고효율의 나노와이어 기반 에너지 소재 개발에 연구를 집중하고 있다.
유기태양전지용 산화아연 나노와이어는 태양빛을 전기에너지로 바꾸는 광활성층과의 접촉 면적을 획기적으로 증가시켜 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
또 재료연구소는 플라즈마를 이용해 나노 분말을 대량 합성할 수 있는 기술개발을 성공하여, 최근 (주)에너텍에 기술이전을 완료하였다. 크기가 수십 나노미터 미만의 미세 입자인 나노분말은 기존 분말에 비해 기계적/자기적/광학적 특성 등이 뛰어나기 때문에 나노기술의 새로운 소재로 각광받고 있다.
플라즈마 아크 방전 공정기술은 입자 크기 분포를 균일하게 제어하면서 순도를 높일 수 있으며 다양한 종류의 나노 물질을 대량으로 합성하는 적합해 학계 및 산업계의 주목을 받고 있다.
이러한 나노분말은 전자부품에 전류를 흐르게 하는 핵심 소재인 적층세라믹 콘덴서(MLCC: multilayer cermic capacitor)와 같은 전기/전자 소자의 부품, 초미세 MEMS 부품 및 촉매 등으로 활용될 수 있어 관련 기술에 대한 수요가 높아질 것으로 전망된다.
해외 나노기술 연구동향
미국
미국의 나노기술은 한 마디로 ‘국가적인 차원의 전략 및 지원’으로 정리할 수 있다.
미국은 나노기술을 국가의 차세대 경쟁력 확보에 가장 핵심이 되는 기술로 인식하고 국가적인 차원의 연구개발을 실시하고 있다.
초기 기업들이 나노기술에 대한 관심을 가질 수 있도록 나노구조체와 나노공정 관련 원천기술개발을 적극 지원하고 했다. 특히 공개 경쟁 형태로 진행된 나노기술 관련 연구의 비효율성을 제고하고 모든 연구자원을 기초과학을 지원하는 데 집중했다. 이와 함께 미래 나노기술을 짊어질 인력을 양성하고 대학 및 연구기관의 연구시설 확장, 산학연의 네트워크 구축 및 협력 장려, 정보 확산, 나노기술 관련 소기업 창업지원 등 전방위적인 정책을 펼쳤다.
미국은 각 기관별로 중점 연구분야별 특색에 맞는 연구 개발 활동을 전개하고 있다. 그 중 주요 기관의 연구 개발 현황에 대해 알아본다.
일본
일본은 나노기술을 ‘분자, 원자, 전자에 주목하여 나노스케일에서 구조를 제어함으로써 새로운 소재, 소자, 시스템을 창출하는 기술’로 정의하고 있다.
이에 따라 나노기술 개발에 활용되는 기술은 원자ㆍ분자를 한 개씩 조작하는 ‘borrom-up 형’과 미세화기술을 극한화한 ‘top-down 형’, 자기조직화에 의한 ‘나노조직 제어’ 등 세 가지로 구분하고 있다. 나노기술의 주요 분야로는 나노재료, 나노소자, 나노가공, 나노바이오의 네 가지 분야를 제시하고 있다.
일본의 나노기술 분야에 있어서 중소기업의 역할은 미미하고 정부 내지는 대기업이 중요한 역할을 담당하고 있다. 나노기술을 지원하고 있는 주요 정부 부처는 통산성(MITI), 과학기술청(STA), 문부성이다.
EU
EU의 나노기술 프로그램은 성격상 미국이나 일본의 프로그램과 분명한 차이가 있다. 미국ㆍ일본의 프로그램은 나노기술을 국가의 연구개발 자원을 집중해야할 큰 분야로 인식하고 있는 반면 EU 혹은 EU 내 각 국은 나노기술을 현재 기술의 연장선상에 있는 기술로 인식하고 기존기술과의 접목을 통해 기술단계를 높이는데 목표를 두고 있다.
즉 EU의 나노기술 프로그램은 장기적인 목표를 추구하기 보다는 도달 가능한 범위에 있는 기술 개발을 목표로 하고 있다. EU 국가가 집중하고 있는 분야는 에너지ㆍ환경, 생명과학 내지는 유전공학 분야이며 나노전자공학 분야는 미국, 일본에 상대적으로 비중이 작다.
EU 나노기술 연구는 국가별 프로그램, 유럽 협력 네트워크, 대기업 등 다양한 방법으로 지원되고 있다. 2000년 전체 유럽정부가 나노기술에 투자한 규모는 1억8,400만불이었으며 EU 단독으로는 2,900만불을 투자했다.
EU 국가 중에서 나노기술 개발에 가장 적극적인 나라는 다섯 개의 우수연구센터를 설립한 독일을 꼽을 수 있다.
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| 출처) 나노기능분말연구그룹 |
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