지난 2001년 국가지정 연구소 선정
세계적 수준 저유전 박막기술 보유
삼성 등과 차세대 반도체 칩 개발중

21세기 제주의 경쟁력을 선도할 첨단과학기술단지 조성사업은 제주국제자유도시 7대 선도프로젝트의 핵심 분야 중 하나다.

이는 제주를 BT(생명기술), IT(정보기술), NT(나노기술) 등 최첨단 과학기술을 선도할 수 있는 연구 및 산업단지로 조성하기 위한 전략이다.

하지만 제주의 첨단과학기술 연구 수준과 인적 자원 등을 감안할 때 ‘과연 첨단과학기술단지가 성공할 수 있을 것인가’하고 도민들이 많은 의구심을 갖고 있는 것이 엄연한 현실이다.

그런데 이 같은 우려 속에서도 국내.외로부터 분야별로 국내 최고 또는 세계적 수준이라는 평을 받고 있는 도내 대학 연구소들이 활발한 연구활동으로 제주 첨단과학기술단지의 가능성을 높이고 있어 주목을 받고 있다.

제주대의 나노(nano)박막연구소(소장 최치규 물리학과 교수)는 차세대 반도체 소자를 개발하는 데 있어 핵심기술 중 하나인 저유전(低流電) 절연(絶連)재료, 즉 저유전 박막(薄膜)(전극 사이의 전류흐름을 차단하는 막) 개발분야에서 세계적 수준이라는 평을 받고 있다.

특히 이 연구소는 2001년 ‘nano-proe(나노-기공) 구조를 갖는 저유전 물질 형성과 공정기술 개발’이라는 연구과제로 정부가 국가전략산업 육성 차원에서 지원하고 있는 국가지정 연구소로 선정됨으로써 연구기술의 우수성을 입증했다.

현재 삼성과 하이닉스, 인텔, IBM, TSMC 등 세계 유수의 반도체 회사들이 막대한 예산을 투자해 구리배선(Cu)과 저유전 박막(Low-k)을 이용한 차세대 반도체 칩을 개발 중에 있다.

지금의 반도체 메모리 소자에 사용되고 있는 알루미늄(Al) 배선과 SiO₂(산화규소)박막이 초고집적(超高集積)화와 고속(高速)화에 많은 문제점이 대두됨으로써 이를 대체할 신소자의 필요성이 제기됐기 때문이다.

이들 반도체 회사들이 연구개발 중인 이 차세대 반도체 칩은 향후 10년간 세계 메모리 시장의 판도를 변화시킬 수 있는 핵심기술로 인식되고 있다.
그런데 이 차세대 반도체 칩을 개발하는 데 있어 필수적인 기술의 하나가 제주대 나노박막연구소가 연구개발 중인 저유전 박막이다.

한국과학기술원 장홍영 교수는 “제주대 나노박막연구소는 저유전 박막기술 분야에서 유일한 국가지정연구소로 연구기술은 국내 최고이며 세계적 수준”이라고 평가했다.

나노박막연구소는 새로운 기술로 개발된 신소자가 기존 반도체의 메모리 소자를 대체할 경우 기존 신호의 빠르기가 60% 이상 향상되고 전력소비량과 가격도 기존 소자의 70% 정도에 그칠 것으로 내다보고 있다.

따라서 이 신기술 개발이 완료되면 경제적 파급효과는 엄청날 것으로 예상된다.

한편 나노박막연구소는 지난해에 세계 최초로 투과전자현미경으로 나노의 포화구조(기공)를 조사, SCI 국제학술지에 보고하는 등 국내.외에 수많은 연구논문을 발표했으며 저 에너지 플라즈마를 이용한 반도체 제조장치 등 4종의 연구 실적이 특허를 받았거나 신청 중에 있다.

1992년 제주대 물성물리연구실로 출발한 나노박막연구소(연구인원 17명)는 1997년까지 연구기술 조성 단계(1단계)를 거쳐 지난해까지 연구인력 및 시설 인프라 구축(2단계)을 완료했다.

이에 따라 올해부터 2007년까지 마지막 3단계 과정으로 유관 연구기관과 연계, 제주지역의 첨단산업 활성화를 도모할 수 있는 기능성 및 주문형 반도체 소자 제조공정센터, 나노-물질에 대한 분석지원센터를 수립해 나갈 계획이다.


나노(nano)란

나노(nano)는 10억분의 1을 나타내는 단위로 머리카락 굵기의 1000분의 1 크기다. 고대 그리스에서 난쟁이를 뜻하는 나노스(nanos)에서 유래됐는데 1nm(나노미터)는 10억분의 1m로 물질의 근본을 이루는 원자 크기(scale)의 세계라고 말할 수 있다.

나노기술(NT)은 나노미터 크기의 물질(나노 물질)들을 만들고 이들이 갖는 독특한 성질과 형상을 찾아내 정렬시키고 조합해 매우 유용한 성질의 장치(device)와 시스템을 생산하는 기술이다.

나노기술은 새로운 물질을 무한하게 창조할 수 있어 21세기의 새로운 혁명으로 불린다.

또 나노기술은 정보기술(IT)과 생명기술(BT)을 발전시키는 중추적인 역할을 할 것으로 기대되고 있으며 정보, 재료, 에너지, 환경, 의학, 국방 분야 등 거의 모든 영역에 신기원을 이룩할 것으로 전망되고 있다.

따라서 미국, 일본, 독일 등 선진국을 비롯한 전 세계가 IT, BT와 더불어 나노기술을 전략적 개발 기술로 지정해 치열한 기술 경쟁을 벌이고 있다.
우리나라도 2001년 나노기술종합발전계획을 수립, 범국가차원에서 나노기술의 체계적 육성을 위해 대대적인 연구개발과 인력 양성, 연구 인프라 구축에 나서고 있다.