제595회 21세기 장성 아카데미(2008. 11. 20)

나노기술의 현황과 미래

강사 사진

이 희 철 소장

- 나노종합팹센터 -

강사 친필사인

주요 학력 및 경력

․ 1954년  生

․ 1978년  서울대학교 전자공학과 졸

․ 1986년  日 동경공업대학교 대학원 전자공학 석사

․ 1989년  日 동경공업대학교 대학원 반도체공학 박사

․ 1989년  한국과학기술원 전자전산학과 교수(現)

․ 1998년  美 SPIE(광공학)학회 프로그램위원회 위원(現)

․ 2000년  대한전자공학회 기획이사

․ 2000년  한국과학기술원 반도체공학전공 책임교수

․ 2000년  군사과학기술학회 이사회 총무/사업이사/감사

․ 2001년  한국과학기술원 대덕나노Fab유치 실무위원회 위원장

․ 2002년  한국과학기술원 나노종합Fab센터 구축사업단 부단장

․ 2002년  日 Nikkei 나노테크놀로지 고문

․ 2003년  한국과학기술원 나노과학기술연구소장

․ 2004년  나노기술연구협의회 이사(現)

․ 2004년  한국과학기술원 부설 나노종합Fab센터 소장(現)

<賞> 「日 쿠라마에 공업회 논문상」,

「한국과학기술원 공적상」,

「대전시 이달의 과학자상」 外

나노기술의 현황과 미래

1. 서론

오늘 강의는 나노기술의 중요성을 간략하게 살펴보고, 나노기술에 대해 현재 응용되고 있는 것, 또 미래에 응용될 수 있는 것, 그 다음 국내 나노기술의 현황과 나노기술의 향후 발전 동향, 마지막으로 우리 나노종합팹센터의 현황에 대해 간략하게 말씀드리겠다.

1960～1970년대 초반만 하더라도 우리나라는 매우 가난했다. 그러나 현재는 세계에서 경제규모 13위의 경제대국으로 성장했다. 여기에 GDP, 자동차대수 등 이미 모두 알고 있는 것처럼 어마어마하게 변화한 것은 틀림없는 것 같다. 더군다나 우리나라의 제조기술 가운데는 세계 최고수준을 가지고 있는 것이 꽤 많다. 반도체 분야, 특히 메모리는 세계 1등이다. 또 가전, IT 강국이라는 것은 자타가 공인하고 있다. 조선, 자동차, 철강 등에서 우리나라 제조기술은 세계 최고 수준에 속한다고 볼 수 있다.

그런데 내실을 살짝 들여다보면 문제점도 많이 있다. 우리나라의 산업이 잘 나갈 때 뒤에서 미소를 짓는 외국 기업들이 있다. 어디일까? 이동통신 연구 및 개발 기업인 퀄컴이다. 이동통신 방식 중 CDMA라고 있는데 우리나라가 상당히 앞서가고 있지만 그 원천기술은 미국의 퀄컴이 가지고 있다. 또 플래시 메모리, 우리가 흔히 USB 메모리로 알고 있는데 그 아이디어는 샌디스크라는 미국 회사에서 가지고 있다. 또 우리나라 조선 사업에서 LNG 선을 만드는 기본적인 원천기술을 GTT라는 외국 회사가 가지고 있다. 이런 곳에 국내 매출액의 2～8%를 로열티로 갖다 바치고 있는 것이다. 어마어마한 금액이다. 이처럼 원천기술도 현실적인 문제지만, 또 하나는 부품소재 산업이 취약하다는 것이다. 예컨대 LCD, 디스플레이 산업이 크지만 거기에 들어가는 LC도 우리나라 기술이 아니다. 또 반도체에 들어가는 여러 가지 케미컬, 화학약품이나 반도체 기판과 같은 것들의 70～80% 정도를 일본에서 수입하고 있다. 이렇게 가장 기반이 되는 중요한 기판을 수입하는 등 아직까지도 취약한 구조가 부품소재산업에 있다. 그래서 지금 우리나라가 이렇게 어려운 상황에서도 수입하지 않으면 안 되는 문제까지 도달하고 있는 것이다.

따라서 우리나라 산업이 앞으로 가야 될 방향은 새로운 성장 동력산업을 발굴해야 하고 제조업의 고부가가치화를 해야 한다. 이제는 양으로 승부할 때가 아니라 고부가가치로 반드시 가야 한다. 반도체 메모리의 경우 우리나라가 세계 1등이지만 역사의 흐름을 보게 되면 미국이 30～40년 전에 1등이었다. 그러다가 일본으로 넘어갔고 다시 한국으로 넘어왔다. 한국이 영원히 지킬 수 있겠나? 아무도 모른다. 중국으로 갈 가능성도 꽤 있다고 생각한다. 그러면 우리나라가 무엇을 지향해야 할까? 결국 고부가가치의 기술을 접목해서 융합으로 가야한다. 반도체만이 아니라 거기에 여러 가지를 접목하고 새로운 기술을 발전시켜 나가는 하이테크 위주로 갈 수밖에 없는 것이다. 그러한 융합의 키워드가 바로 나노다. 나노가 중요하다는 이유가 바로 여기에 있다.

2. 본론

가. 나노기술의 중요성

최초의 전자식 컴퓨터는 1946년도에 만들었던 에니악(Eniac)이다. 크기가 가로 15m, 세로 10m, 높이 9m로 3층 건물의 크기다. 진공관식으로 된 옛날 것인데 18,000개의 진공관으로 이루어진 최초의 전자식 컴퓨터다. 포탄의 탄도를 계산하기 위해서 만들어진 것이다. 2002년도 펜티엄4 노트북 컴퓨터의 성능과 비교해보면 펜티엄4가 크기는 1억 배 감소했지만 성능은 2억 배 향상되었다. 크기는 작아져도 성능은 훨씬 좋아지고 가격도 저렴해지는 이것이 나노의 힘이다. 앞으로 훨씬 더 좋아지고 작아질 것이다.

MIT, 조지워싱턴대학, 스탠포드 대학 미래예측연구소의 공동조사에 의하면 21세기에는 IT, BT, NT가 미래 테크놀로지의 95%를 점유할 것이라고 한다. 그것도 NT 단독이 아니라 NT와 IT의 융합, NT와 BT의 융합과 같은 것들이 앞으로 미래 산업의 대부분을 지배할 것이다. 따라서 나노 테크놀로지를 앞으로도 해야 된다.

먼저 나노의 크기를 보면 사람의 크기 단위가 m라고 할 때 더 작은 것이 밀리미터(mm)고 더 작은 것이 마이크로미터(um)다. 마이크로미터라는 것은 10의 -6승 미터다. 즉, 10만분의 1미터가 1마이크로미터다. 그리고 그것의 1천분의 1이 나노미터(nm)다. 다시 말하면 1nm이라고 하면 10의 -9승, 그러니까 10억분의 1미터다. 얼마나 작은지 이해가 되나? 크기를 비교해보면 머리카락 굵기가 대체로 50um, 그러니까 머리카락 굵기의 5만분의 1미터 크기가 나노 크기다.

나노기술이라고 하는 것은 1nm～100nm 크기를 다루는 기술이 바로 나노기술이다. 나노기술이란 원자나 분자를 자유롭게 조작하고 제어하는 기술을 말하는 것인데 결국 이러한 것을 이용해서 IT나 BT, 새로운 소자, 에너지 환경 등에 적용하여 많이 쓰이고 있기 때문에 우리가 21세기는 나노기술 시대라고 말하는 것이다.

나노기술은 결국 IT, BT의 기술적인 한계를 극복해준다. 금은 황색의 금속이다. 그런데 그 알갱이를 점점 작게 해서 수십 나노 크기로 하게 되면 금은 금색이 아니다. 색깔이 입자의 크기에 따라 바뀌고 금속이라는 물성도 아니게 된다. 우리가 알고 있는 본래의 특성과 물성이 바뀌게 된다. 이것은 바로 사람이 양복을 재단하듯 물성을 만들어 낼 수 있다는 것이다. 바로 IT, BT의 구조적 한계를 나노기술을 통해 새로운 것을 얻어낼 수 있고, 이들의 융합을 통해 고부가가치의 신산업을 창출할 수 있는 것이다. 그래서 우리는 나노기술의 강자가 미래 경제를 지배한다고 이야기 하는 것이다.

나노기술은 생명공학 분야에서 나노바이오와 접목해서 쓰일 수 있으며, 생물, 농업, 항공, 우주, 신소재, 정보기술 등 다방면에 쓰일 수 있는데 이러한 나노 시장의 규모가 2005년도의 시장규모에 비해서 2010년도에는 폭발적으로 증가하여 1.4조 달러가 될 것이라고 예측하고 있다. 세계 시장에서 3～4천억 달러 정도 되는 반도체 시장의 3배가 넘는 규모로 적지 않은 규모라는 것을 알 수 있을 것이다. 그래서 급성장 할 것이고 또 분야에 따라 다르지만 IT․전자, 공정․재료 분야의 나노 관련 시장이 70～80% 정도 차지할 것이라고 예측하고 있다.

나. 나노기술의 응용 - 현재의 나노기술

현재의 나노기술은 어떤 것들이 있을까? 먼저 USB에 들어가는 플래시 메모리가 있다. 컴퓨터에 이러한 메모리 소자가 들어가는데 반도체 IC 메모리에 들어가는 크기가 요즘은 30nm까지 나와 있다. 점점 작아지는 것이다. 이미 나노기술 시대에 접어들고 있는 것이다.

여성분들이 많이 쓰는 화장품 역시 요즘은 나노기술을 많이 이용한다. 화장품에 들어가는 입자들이 있는데 그 입자가 작아지게 되면 땀구멍을 통해서 안으로 더 잘 들어가 피부를 부드럽고 윤택하게 해주기 때문이다. 이처럼 입자의 크기를 작게 하는 기술을 화장품까지 접목시키고 있으며 국내외에서 많이 판매되고 있다.

그 다음 골프를 하는 사람들의 공통된 심리가 하나 있다. 나이가 조금 들게 되면 거리를 좀 더 늘리기 위해 클럽을 새로운 것으로 바꾸게 된다. 그래서 탄성계수가 높은 골프클럽을 찾는데 이 클럽은 플러렌이라는 나노물질 신소재를 살짝 혼합해서 비거리가 15야드 더 나간다고 선전하는 일제 골프클럽이다. 가격도 매우 비싸다. 신소재가 살짝 더 들어간 것임에도 불구하고 특성이 이렇게 달라지는 것이다.

그 다음 의류다. 최근 백화점에 갔더니 매우 좋은 양복이 하나 걸려있었다. 외관적으로 보더라도 매우 비싸게 보였는데 그 이유는 나노 섬유였기 때문이다. 특수한 기능으로 구김도 잘 안가고 물이 묻어도 쉽게 떨어지게 되어 있었다. 이러한 것들도 이미 시중에 많이 시판되고 있다.

다. 나노기술의 응용 - 미래의 나노기술

컴퓨터 내부를 보면 여러 가지 메모리들과 두뇌에 해당하는 CPU, 하드디스크 등 여러 가지 하드웨어로 구성되어 있다. 그러나 앞으로는 엄지손가락 손톱크기 정도의 칩에 모든 기능이 내장될 것이다. 칩에 다 들어간다고 하면 글자는 어떻게 입력하느냐고 의문을 가질 수도 있다. 그러나 자판에 직접 입력할 필요가 없다. 음성인식을 하면 된다. 지금 음성을 인식하는 전화기도 있는데 이러한 것들을 조금만 더 발전시키면 얼마든지 키보드 없이 컴퓨터를 할 수 있는 시대가 올 것이다. IBM에서는 이미 음성인식을 이용해서 키보드 없이 컴퓨터를 할 수 있는 기술이 상당히 진전되었다는 이야기를 들었다.

이제는 책도 인쇄하지 않는 시대로 갈 것이다. 사실 우리세대만 하더라도 인쇄된 것을 보지 않고 PC 모니터로 보는 것이 불편하다. 그러나 지금 젊은 세대는 책자를 안 본다. PC로 모두 한다. 이러한 전자책에는 수천, 수만 권의 책이 내장된다. 정말 편리한 시대가 오는 것이다.

또 하나 건강검진 때 내시경을 집어넣으려면 매우 고통스럽다. 그러나 이러한 캡슐형 내시경을 먹게 되면 속속 촬영해서 한 번에 모든 기관의 내부를 다 볼 수 있다. 내 자랑이지만 세계에서 제일 작은 캡슐형 내시경을 개발한 사람이 우리 연구실 제자다. 제일 작고 성능도 제일 좋다. 그래서 세계적으로 굉장한 주목을 받고 있다.

그 다음 암을 치료하는 나노 로봇이 미래에 우리가 이룰 수 있는 이상이라고 생각한다. 사실 우리 주변에 암 환자가 매우 많다. 그런데 우리가 투여하고 있는 약의 95%는 과하게 투여하는 것이라고 한다. 약물투여가 과하기 때문에 머리도 빠지는 등 여러 부작용들이 발생하고 있다. 그런데 이 나노 로봇이라고 하는 것은 암세포가 있는 부위에만 센서가 찾아가 약을 투여하기 때문에 다른 세포는 죽이지 않는다. 5% 이내의 약을 가지고도 충분하기 때문에 인체에 해가 훨씬 덜하게 되는 것이다. 이러한 것들이 지금 하나씩 착수되어 가고 있다.

그 다음 우리가 피검사를 하면 많은 혈액을 채취한다. 그리고 채취된 혈액을 여러 기구를 통해 분석해서 결과를 얻는데 앞으로는 그럴 필요가 없다. 나노기술을 이용하면 하나의 칩 안에 이러한 실험실이 다 들어가 있어 값 싸게 할 수 있다. 집 안에서도 할 수 있다. 피 한 방울만 있으면 모든 정보가 다 나오게 된다. 그러한 시대가 조만간 온다.

자동차 산업분야에도 나노기술이 적용되어 흠집이 생겨도 자기보상으로 흠집이 메워지고, 펑크가 나더라도 펑크가 난 부분을 나노 파티클이 가서 메워주는 등 여러 가지 자동차 산업에서도 쓰일 곳이 무궁무진하게 많다.

이것은 꿈과 같은 이야기인데 나노 신소재로 주목받는 대표적 주자가 카본나노튜브다. 우리나라에도 카본나노튜브와 관련한 전문가들이 많이 있다. 카본나노튜브를 고 순도로 분리하는 기술도 속속 개발되고 있다. 이것을 발명한 사람은 일본사람이다. 우리가 흔히 인장력이 강하고 단단한 물질로 먼저 생각하는 것이 철이다. 그런데 철의 100배가 넘는 인장력을 가진 것이 카본나노튜브다. 심지어는 우주에서 엘리베이터에 쓰이는 줄로도 이 카본나노튜브가 가능하지 않겠느냐는 이야기를 할 정도로 인장력이 매우 강한 물질이다. 이러한 카본나노튜브를 건축자재로 사용해 2004m 높이의 피라미드형 중천 입체도시를 일본의 시미즈건설에서 2004년도에 구상하기도 했다. 이렇게 카본나노튜브를 이용하면 가능할 것이라고 할 정도로 신소재다.

섬유분야에서 나노 섬유도 주목받고 있다. 여기 전북대의 김학용 교수님이 주신 자료를 바탕으로 구성해본 것인데 여러분들 양복에 100수, 150수라는 말을 들어봤을 것이다. 1파운드가 453g인데 1파운드라는 무게에 820야드(약700m 정도)의 길이가 빠질 수 있게 하면 그것이 1수다. 그러니까 100수라면 453g에 700m가 100번이 있을 정도로 실을 가늘게 뽑은 것이다. 그러니까 100수 정도가 되면 섬유의 굵기가 대체로 머리카락 굵기 정도로 가늘게 100마이크론 내외가 된다. 150수면 더 가는 것이다. 일반적인 머리카락 굵기의 섬유를 100분의 1로 낮추게 되면 획기적인 특성이 얻어지게 된다. 가는 실을 뽑는 방법은 특별하다. 고분자 물질을 고전압 전기에 넣어서 압력을 가하면서 뽑아주게 되면 아주 가는 실로 계속 나오는데 그러한 실을 일부 섬유에 심는 것이다. 섞어서 만들면 색다른 특성들이 나오게 된다. 인장강도가 강해져서 합성피혁을 대신할 수도 있고 방탄조끼에도 쓰일 수 있다. 심지어는 인공단백질과 나노 섬유로도 쓸 수 있다. 이와 같은 가능성이 폭넓게 열려있는 길이 섬유분야이고 우리나라도 이러한 나노 섬유 분야에 대해 많은 연구를 하고 있다.

나노기술은 또 인공근육에도 쓰일 수 있다. 사람이 근육의 힘을 쓰는 원리는 뇌에서 신호가 전달되어서 원하는 세포, 근육에 전기신호가 도달된다. 그러면 그 신호에 의해서 근육이 이완 또는 수축되어 부피가 변하는 것인데 보통 그 비율이 불과 20% 정도라고 한다. 그런데 최근에 고분자 안에 이러한 나노신소재 물질을 넣어서 했더니 그 변화율이 300%를 보였다. 즉, 사람의 근육보다 15배의 힘이 더 세어진다는 것이다. 그 소재를 사용하여 사람, 특히 활동이 부자연스러운 환자에게 적용한다면 얼마든지 재생의학으로 쓰일 수 있는 것이다. 만약 군용으로 보조의류를 입고 전기신호를 가하면 축지법으로 갈 수도 있는 것이다. 600만 불 사나이가 나올 수도 있는 것이다. 이러한 연구가 미국에서는 실제로 진행되고 있다. 전에 MIT에 나노솔져연구소라는 곳에 갔는데 듀퐁과 같은 군사관련 회사가 처음부터 깊이 참여해서 목표를 정하고 연구하고 있었다.

이처럼 미래에는 나노기술이 실생활 속에 많이 접목될 것이다. 여러분들이 실제로 그 기술을 피부로 느끼는 시기는 이러한 하나의 작은 소재나 부품 수준이 아니라 시스템, 예를 들면 가전제품, 자동차 등에 쓰이고 확산됨으로써 나노기술이 왔다는 것을 체감할 수 있을 것이다. 그 시기는 2015년경이 되면 폭발적으로 나올 것이라고 예상하고 있다.

라. 국내 나노기술 현황

우리나라도 지금 나노기술이 매우 중요하다고 인식하고 정부에서 상당한 투자를 하고 있다. 2001년부터 집중적인 투자를 시작해서 2007년 현재 2,890억 정도를 투자했다. 전체 R&D 투자비에 3% 정도를 투자하고 있는 것이다. 아직까지는 IT, BT, 나노기술 순으로 투자되고 있다.

우리나라는 국제적으로 어느 정도 수준일까? 논문 순으로 비교를 했을 때 현재 세계에서 5위 정도의 수준이다. 이것은 양적인 평가다. 미국에 등록한 특허순으로 보면 세계에서 2～4위다. 그런데 외국 전문가들의 이야기를 들어보면 우리나라가 종합적으로 세계에서 4위 정도의 기술력과 환경을 가지고 있다고 이야기 한다.

국내 나노기술 관련 기업 현황을 살펴보면, 지금 현재 274개 가운데 대기업이 37개, 중소기업이 92개, 벤처기업이 145개 정도 된다. 종업원 수로 보면 2/3 이상이 50인 이하 기업이다. 그러나 이것은 세계적인 추세다. 나노기술은 와해성 기술이기 때문이다. 와해성 기술이란 기존의 기술을 부정하는 것이다. 기존에 있던 여러 기술을 조금씩 보완하는 것이 아니라 많은 부분을 부정하는 것이기 때문에 무엇을 제조하기 위해서는 새로운 장비로 모두 바꿔야 한다. 엄청난 자본이 들어가는 것이다. 그래서 벤처기업 또는 중소기업에서 어느 정도 숙성시키고 대기업으로 전달되는 과정을 반드시 거쳐 가는 것으로 이해하고 있다. 처음부터 이러한 벤처기업 또는 중소기업에서 해야만 한다는 것이 일반적인 중론이다. 그렇게 볼 때 우리나라가 상당히 도전해볼만한 가능성이 있다고 본다.

국내 산업의 분야별 시장전망을 보면 아무래도 우리나라의 입장에서는 전통적으로 IT가 근간이 되기 때문에 반도체를 비롯한 IT 분야의 시장이 제일 커지지 않을까 생각한다. 다음이 소재가 될 것이다. 돈으로는 333조 정도 된다. 달러로 치면 3천억 달러 정도의 규모가 되는 것이다.

국내 나노 기업의 지역별 분포를 살펴보면, 서울, 경기, 대전이 제일 많다. 전남에는 숫자가 없다. 아직까지 전남은 0.8～0.9% 정도 되지 않을까 생각하지만 숫자가 많다고 되는 것은 아니다. 지금부터 불같이 일어나야 한다.

마. 나노기술의 향후 발전 동향

나노기술에 대한 인식이 전에는 아주 먼 미래의 기술로 인식되었는데 지금은 조금씩 달라지고 있는 것 같다. 전에는 원적외선이라고 해서 매우 중요한 기술로 인정하다가, 그 다음 바이오가 인기가 있다가 최근에는 나노로 만든 제품이 고가로 팔리기도 한다. 그 저변에는 매우 중요한 기반기술임에도 불구하고 미래기술이라는 인식이 깔려있기 때문이다. 최근 들어서 나노기술을 이용한 화장품, 치약 등 일반 소비제품들이 다양하게 등장하고 있다. 인지도도 향상되고 산업계에서도 이러한 기술을 접목해서 첨단제품을 개발하고 있으며, 이미 반도체는 접목 되고 있고, 2차 전지 등 많은 것이 상품화 되고 있다. 특히 자본시장에서 변화가 많이 있는 것 같다. 미국을 중심으로 벤처투자가 활성화 되어 있고, 영국 캠브리지 대학의 첼린지 펀드라는 것이 조성되어 있는데 나노 분야에 집중적으로 투자를 하고 있다. 또한 메릴린치와 같이 큰 투자은행들도 이미 본격적으로 투자를 하고 있다.

항상 핑크빛 전망만 있는 것은 아니다. 아직 여기저기 쓰이는 것 같지만 대표주자가 보이지는 않는다. 또한 아직은 소재중심이다. 그래서 당분간은 시장이 작을 것이다. 또 원천기술 위주로 되어 있고 세부 시장 간의 기술격차가 크며, 각 시장이 특허로 보호되고 있다. 우리가 개발해 특허를 받아야 한다. 그리고 IT산업처럼 급진적으로 전개되지는 않을 것 같다. IT산업은 소재중심 보다도 중간에 하나씩 변해가면서 새로운 제품들이 많이 나올 수 있었다. 그러나 나노기술은 그렇지는 않을 것 같다. 그러나 BT산업보다는 빠를 것 같다. 장비들이 이미 많이 개발되어 있기 때문이다. 그리고 적용범위도 비교적 빠르게 진척되고 있다. 이미 제품들도 출시되어 있다. 아직은 나노산업이 싹을 틔우는 시기지만, 앞으로 4～5년 후 도입기, 성숙기로 전환될 것 같다.

나노 비즈니스에 성공하려면 우선 네 가지가 있어야 한다. 먼저 기술이다. 결국 지금 과학적 기초연구가 그대로 사업화하기 때문에 기술개발을 게을리 하면 안 된다. 둘째, 특허도 반드시 신경을 써야 한다. 셋째, 미쓰비시와 같은 경우로 이 기업은 소재를 개발하는 기업, 중간재를 개발하는 기업, 최종 시스템을 개발하는 기업이 모두 연계되어 있다. 어디에 쓰일 것인지 처음부터 함께 진행하고 소재개발도 향후 쓰임새를 염두에 두고 함께 개발해 나가야 한다. 원천적으로 물리, 화학, 기계 등 다양한 분야의 사람과 학문이 융합된 것이기 때문에 많은 사람들이 함께 해야 할 분야이기도 한다. 넷째, 기술 포트폴리오 관리다. 혁신적인 신기술 개발과 신 물질 개발에는 장기간이 소요된다. 따라서 기존제품의 소형화, 소재의 기능향상 등 단기과제도 전략적으로 병행하는 것이 사업의 존속에 필요하다.

바. 나노종합팹센터 현황

나노종합팹센터는 산․학․연 연구주체에게 나노 연구장비와 공공서비스를 제공하고 전문인력도 양성하여 연구성과 산업화의 촉진을 위해 출범한 종합연구지원기관이다. 카이스트가 주관기관으로 만들었지만 2년 뒤에 카이스트의 부설기관으로 승격되었다. 카이스트 부설기관이므로 행정과 재정, 인사가 모두 독립되어 있다. 주지하는 바와 같이 나노 연구를 할 때 가장 걸림돌 가운데 하나가 바로 고가의 장비다. 한 대 당 평균 수십억씩 하는 장비를 구입해 연구하려고 하니 진입장벽이 너무 높다. 즉, 아이디어는 있는데 구현하고 싶어도 하기 어렵다. 또 고가의 장비만 보유하면 되는 것이 아니라, 전문가가 붙어야 하고, 장비 유지보수 역시 만만치 않다. 시설도 제공되어야 한다. 클린룸의 전기세만 1년에 10억 원 이상 들어간다. 어떻게 그것을 다 운영하나? 그래서 진입장벽을 낮추기 위해서 공동으로 쓸 수 있는 대형 시설을 만들고 누구나 들어가서 쓸 수 있게끔 하자는 취지에서 나노종합팹센터를 만들었다. 물론 다 해줄 수 있는 것은 아니다. 집중 분야에서 할 수 있는 시설을 만들어 놓고 산학연이 와서 아이디어만 있으면 할 수 있게끔 지원할 수 있는 지원시설을 대형으로 만들자는 사업이 바로 이것이다.

이 사업의 규모가 2,900억이다. 정부에서 장비만 사주는 것이 1,180억이다. 나머지는 건물 짓는 것 등에 쓰였다. 매우 큰 규모다. 세계에서 공용팹으로는 4위다. 유럽 벨기에에 IMEC라고 역사가 25년 된 것이 하나 있고, 그 다음에 미국, 다음이 프랑스에 있다. 그 다음이 우리가 아닐까 생각한다. 일본도 잘하지만 이것을 못한 것을 그렇게 후회스러워 한다. 일본은 작은 규모로 14곳이 흩어져 있다. 나노서포팅프로그램이라고 하는데 아주 작다. 그래서 측정하려면 어디에 가야하고, 뭐 하나 하려면 여기저기로 가야하고 해서 지원이 잘 안 된다. 그래서 우리를 부러워한다. 못한 이유는 정치적 갈등 때문이다. 사실 영국이 제일 앞서간 나라였지만 1986년에 나노테크놀로지 프로그램을 시작한 이후 흐지부지 되었다. 그 이후 2000년에 미국의 클린턴 대통령이 앞장서서 한 것이 NNI다. 그리고 다른 나라가 따라 간 것이다.

나노종합팹센터를 2005년 3월에 서비스를 시작해서 오늘에 이르게 되었다. 짧은 시간 동안에 적지 않은 변화가 있었다. 현재 있는 장비만 900억이 넘는다. 앞으로 조금씩 더 보완할 것이다.

나노종합팹센터의 특징은 일단 최첨단의 장비들이 구축되어 있고 무엇보다도 자랑스러운 것은 산업체 경험이 풍부한 64명의 전문 인력들로 구성되어 있다. 엔지니어들의 산업체 근무경력이 평균 12.5년이다. 삼성, 하이닉스와 같은 반도체 회사, 또 장비회사에 있다 온 사람들이 대부분이다. 아마도 그렇게 경험 있는 사람들이 와서 일했기 때문에 짧은 3년 반 만에 많은 기술이 축적된 것이 아닐까 생각한다. 그 다음 Si-CMOS, MEMS 및 Bio-chip기술의 단위공정, 모듈공정, 일괄공정과 고부가가치의 나노융합기술을 제공하고 있다. 또 원천기술을 개발할 때 우선 지원하고 아이디어가 있으면 시제품도 만들어 준다. 소량생산까지도 지원한다. 또 한 가지 리버스 엔지니어링 기술, 즉 어떤 제품이 있으면 그것이 어떤 구조로 되어 있고, 소재는 무엇이며, 기능은 무엇인지 역 추적을 해서 모두 분석한다. 이것을 국내에서 최초로 우리가 제공하고 있다. 이제는 국제화 되어 기업을 만들 때 글로벌 기준에 맞춰서 해야 한다. 지금은 경쟁사의 제품이 있다고 하면 그 제품을 다 분석해서 그 특허를 피해가야 한다. 그러기 위해서 기반적인 여러 가지 평가기술을 우리가 총동원해 제공하고 있다. 이미 대기업들도 많이 오고 중소․벤처기업들이 상당히 많이 온다. 앞으로 장성에 있는 많은 기업들에게도 도움이 될 것이라고 생각한다.

대표적인 연구결과로는 2년 전에 세계에서 제일 작은 트랜지스터를 개발했고, 또 세계에서 제일 작은 플래시 메모리도 구현해서 발표했다. 그 다음 세계 최초로 트랜지스터 한 개로 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리를 겸할 수 있는 통합메모리(URAM)를 개발해 발표했다. 나름대로 이런 부분에 대해서 꽤 주목을 받고 있다. 또한, 융합기술을 지원 할 수 있는 플랫폼도 마련했다. 최근에는 스탠포드대학, 그리고 미국의 벤처기업과 함께 신 개념의 3차원 IC의 상용화 기술을 개발해서 성과를 냈다. 이용기관별로는 산업계가 246개 회사로 회원수는 926명이며, 그 외에 연구계(30개)와 학계(87개) 등 적지 않은 이용기관과 회원을 보유하고 있다.

3. 맺음말

7년 전 나노종합팹센터를 유치할 때부터 지금까지, 나노종합팹센터가 성장하여 가까운 시일 내에 재정적 뿐 아니라 기술적으로도 자생력 있는 세계적인 나노연구지원기관으로 되었으면 하는 바람이고, 늘 이런 마음을 지금도 가지고 있다. 또한 나노종합팹센터에 몸담고 있는 사람으로서 장성군의 나노기술 및 관련 산업의 발전을 위해서 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바람이다.