나노 기술의 개발동향 및 전망

나노 기술의 개발동향 및 전망

학부 : 생명분자공학부학번 : 200020582

이름 : 윤호원

What is Nanotechnology ?

· 나노 기술은 물질을 나노 크기의 수준에서 조작 , 분석하고 이를 제어할 수 있는 과학과 기술을 지칭함

· 물질을 나노미터 (10-9 m) 크기인 원자 분자수준에서 현상을 •규명하고 , 구조 및 구성 요소를 조작 제어하는 기술로서 • 새로운 특성의 소재 , 소자 시스템의 창출이 가능

· 따라서 이를 통해 전자 , 통신 , 컴퓨터 , 소재 , 에너지 , 환경 , 의학 , 군사분야 등 모든 산업분야에 혁신을 가져올 수 있음

☞ 나노미터 (10-9 m ) : 나노는 희랍어 나노스 ( 난쟁이 ) 에서 유래되었으며 , 1nm 는 머리카락 굵기의 1 만분의 1 에 해당되며 , 원자 2~4 개가 모인 정도

Why Nanotechnology ?

응용가능분야· 전자 / 통신 : 새로운 정보저장 , 메모리 반도체 ,

평판표시 , 포켓컴퓨터· 재 료 : 분자단위에서 설계된 고 기능성 / 고성능 /

고효율 소재· 의 약 : 선택성 신 위약 , 인체적합 약물전달체계 확립· 환 경 : 오염물 감소 및 제거용 소재 , 재활용 소재· 생명과학 : 하이브리드 시스템의 합성피부 , 유전자

분석 , 조작 , 혈액대체물질· 에너지 : 고성능 배터리 , 청정연료의 광합성 ,

양자태양전지· 우 주 : 경량 우주선 , 극소형 로봇시스템· 안 보 : 나노 구조 전자장치 , 나노 로봇 ,

무인전투차량 , 초소형 정찰기 , 화학 및 생물학적 탐지기

파급효과 ( 기술적 )

· 나노 소재의 개발로 철강 , 세라믹 , 자동차 , 건축 , 섬유 , 전자 , 항공기 우주 산업의 획기적 발전

· 나노 소자의 개발로 정보산업용 핵심부품의 대용량화 , 다기능화 , 초소형화 초고속화가 가능

· 고효율 에너지 변환소자 개발 , 저 에너지 화학경로의 사용 , 제조공정의 효율성 , 고효율 태양 에너지 변환 및 저장기능의 개선 등을 통한 에너지 문제 해결

· 유전자 차원에서 생명현상의 이해와 질병의 진단 및 치료 효과의 획기적 개선

파급효과 ( 경제 · 사회적 )

· 전문화 • 집중화된 기술집약적인 신 산업의 다양한 창출과 인적자원 구조의 고도화 전환

· 고부가가치 • 전략품목의 새로운 상품시장 창출과 선점 가능

· 2010 년경 1 조 불로 예상되는 세계 반도체시장에서 선진국 입지의 지속적 확보

· 대량생산 위주의 현 산업체계에서 , 산업정보 위주의 신 산업화

· 통합정보가전시스템 구축 , 의약 , 식량 문제의 해결 , 공해 해결 등을 통한 삶의 질 향상

연구동향 ( 미국 )

· 2000 년 1 월 나노 기술을 국가적 선도 기술로 선정→ 01 년 약 $4.2 억 예산 :IT+BT+NT 등의 통합연구→ 캘리포니아 주정부 나노기술 개발 위해 UCLA 대학에 4 년간 3 억불 투자 (200

0 년 12 월 )→ 뉴욕 주정부 나노 /Photonics/ 바이오 분야에 10 억불 투자예정 (01/01/19)→ 미국의 컴퓨터 및 반도체 회사: 나노 전자공학의 상업적 응용을 위한 산업 컨소시엄 추진중

NNI(National Nanotechnology Initiatives) 추진 대과제

· 펜티엄Ⅲ 컴퓨터보다 성능을 100 만배 이상 향상시키는 나노소자미국 국회도서관의 모든 장서를 각설탕 크기 메모리에 저장 가능한초고밀도 메모리

· 몇 개의 암세포까지도 검출 해낼 수 있는 초고감도 생체센서

· 철강보다 훨씬 가볍고 10 배의 강도를 가진 재료

· 재료를 생물체의 생성과 같이 원자 분자에서 단위에서 출발 하여조립하는 기술

· 현재보다 2 배의 태양에너지 변환효율을 가진 태양전지

외국의 나노기술 연구개발 동향( 일본 , EU, 기타 )

일본 - 미국 NNI 와 유사한 종합계획 마련 중 - 2001 년 관련 연구개발 예산은 396백만 불 문부 과학성과 통산성이 76% 이상 차지 EU - 유럽연합 (EU) 은 나노 기술 개발에 2000 년에 총 213 백만 불 투자 - 독일은 1998 년부터 5 개의 나노 기술 센터

설립지원 - 프랑스는 국립연구소에서만 연간 40 백만 불 투입 기타국가 - 중국은 과학기술부 주관으로 연간 13 백만 불 지원 - 대만은 각 부처가 15백만 불 지원

나노 기술 개발 추진계획안 ( 한국 )

< 추진목표 >

· 5 년 내에 나노 기술 개발을 위한 주요 인프라 구축을 완료하고 , 2010 년에는 선진 10 대국 기술경쟁력 확보

- 우리만의 비교우위를 갖는 최소 10 개 이상의 최고기술 확보

· 이를 위해 연구개발 , 인력양성 , 시설구축의 3 대 개발목표를 설정 , 추진

- 연구개발 : 우리의 비교우위 가능기술 발굴 · 집중화 추진

- 인력양성 : 단기 및 장기수요에 부응한 인력양성- 시설구축 : 산 · 학 · 연 공동활용이 가능한 Fab.

설비 구축 · 운영

나노 기술 개발 추진계획안 ( 한국 )

< 추진방향 >

· 연구개발은 우리의 우위 확보가 가능하고 산업적 활용도가 높은 기술분야를 선별하고 이를 집중적으로 지원

· 연구인력은 장단기적으로 국내 인력수요에 부응할 수 있도록 타 유사분야 인력의 단기적 전환활용과 중장기적 인력육성을 병행 추진

· 장비 · 시설은 연구에 필요한 공통핵심장비를 확보하여 다양한 연구주체가 공동으로 활용할 수 있도록 지원하고 부족시설은 국내외 유관기관의 보유시설을 연계할 수 있도록 네트워크 구축

· 기존 대학 · 연구기관이 기관차원에서 나노 기술 연구를 추진할 수 있도록 제도적 지원강구

· 나노기술에 대한 국민적 이해와 지지를 얻을 수 있는 입장에서 나노기술 개발을 추진

- 기술 · 활용 가능한 기술의 조기 산업화 유도

나노 기술이 5 년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술 ( 나노 기술과의 연관성 )

1. 초고속 무선 인터넷

- 와이브로 (wireless broadhand) 기술의 경우 바이오와 나노 기술을 합치면 상당한 경쟁력을 발휘

- 정보전달 매체의 고집적화에는 한계에 이르러 새로운 소재의 개발이 요구되고 있는 실정

- 그 핵심소재로 미세 크기의 나노 재료가 등장하고 있고 그의 응용 기술개발 및 산업화를 위한 여건조성이 절실히 필요한 시기


2. 유비쿼터스 컴퓨팅 - 유비쿼터스를 위한 기술 사항으로는 나노 신소자

기술 , 융합 반도체 기술 , 안테나와 센서 기술 등을 포함

- 예로 미국은 최첨단 컴퓨터와 소프트웨어 기술력을 토대로 바이오 기술과 나노 기술의 응용을 통해 정보통신 기술을 새로운 차원으로 발전시켜 유비쿼터스 컴퓨팅을 구현하려 함


3. 차세대 디스플레이 - 손톱만한 디스플레이 , 두께 1 ㎝의 초박형 TV, 두루마리

디스플레이 . 소위 이러한 차세대 디스플레이 구현에 필수 불가결한 기술이 바로 나노 기술

- 전계방출 디스플레이 (FED) 는 직경이 수 나노미터에 불과한 탄소나노튜브 (CNT) 라는 나노 소자를 전자 방출원으로 사용함

- 유기 EL 은 자체 발광하는 유기물을 이용한 고속응답ㆍ고휘도가 가능한 데다 백라이트가 필요 없어 LCD 보다도 더 얇게 만들 수 있는 디스플레이

- 디스플레이는 나노 기술의 발전과 밀접한 관련이 있음


4. 나노 전자소자

- 나노 기술과의 관련성이 매우 큼

- 크게 두 가지 방식으로 진행되고 있는데 , 그 중 한 가지 방식은 기존의 top-down 방식으로 이는 마치 조각처럼 표면을 깎아 내거나 덩어리를 표면에 덧붙이는 제작 방식

- 다른 한 가지 방식은 bottom-up 방식으로 불리는 제작 방식으로 보다 큰 구조물로 결합하기 위해 자기조립방식 (self-assembly), 올바른 조건하에서 원자나 분자들이 자발적으로 일정하게 정렬되는 성질을 적용


5. 생명 복제 - 나노 바이오연구에 사용되는 극 미세 도구를 살펴보면 , 먼저 극 미세 집게를 이용하여 세포를 하나씩 포획하여 조사할 수 있으며 , 세포를 개별 치료할 수 있는 탐침이 개발

- 극 미세 도구를 사용한 바이오 물질의 조작을 통해 나노 바이오 연구를 가속화

- 줄기세포의 배양과 장기 및 조직의 복제 , 그리고 뇌 세포 및 신경 세포 치료에 관한 세포의학은 나노 바이오 연구와 관련


6. 신약 디자인 - 신약디자인에 필요한 분자설계 , 초고속

분석시스템 (HTS), 가상탐색 등의 기술 분야는 생명공학 , 조합화학 , 정보통신 , 미세가공기술 등의 다양한 기술이 결합하는 융합 기술

- 분자설계기술이나 미세가공기술에서 나노 기술이 쓰이고 있음


7. 시스템 - 온 - 칩 - 소재 , 공정 , 장비 등 나노 기술이 총 망라한 것이

시스템 온 칩인 것이다 . - 나노 급 반도체 설계 및 공정기술과 재구 성형

연산모듈기술 , 저 전압 신호 변환 기술 등의 개발이 필요

- 나노 소자 기반의 아날로그 회로 설계 기술개발과 함께 다양한 종류의 나노 소자 기반 IP 확보가 필요

- 확보한 IP 를 DTV 나 DMB, 이동통신단말기에 응용할 수 있도록 나노 소자기반의 아날로그 및 디지털 회로설계 기술 역시 필요함


8. 차세대 정보 보호 기술 - 차세대 정보 보호 기술에도 나노 기술의 접목은 가능

- 양자 정보 처리 기술과 나노 기술을 이용한 초고속 고집적 암호 구현 기술 개발이 그 예이다 .

- 신체에 이식할 경우에는 나노 기술이 필수적이다 .


9. 바이오 칩 - 최근 Nano Technology 의 발전과 함께 지능형 마이크로 시스템을

제작할 수 있는 MEMS 기술이 주목받고 있음

- 바이오 칩의 종류인 DNA 칩 , Protein 칩 , Cell 칩과 같은 것들은 나노 수준에서 연구가 진행되고 있음

- 바이오 칩의 집적도가 높아지거나 기술이 복잡해짐에 따라 일반 물리 계 현상에서 볼 수 없는 특이한 현상과 더불어 문제점이 발견됨

- 이런 문제점을 극복하고 나노 수준에서의 현상을 이해하기 위해 Nano Technology 에 대한 요구가 계속 증가


10. 연료 전지 - 나노 기술을 이용한 연료전지 특허출원이 증가하고

있음 . 이는 1990 년대 초부터 연구되고 있는 나노 기술이 2000 년부터 소재 자체의 개발을 지나 실용화 단계에 접어들고 있음을 나타냄

- 연료전지에 사용되는 나노 기술은 금속촉매 분야에서 금속을 나노 크기의 분말로 제조하여 적은 양의 금속으로 더 큰 효과를 발현하기 위하여 사용함 .

- 촉매 담체 분야에서는 나노 크기의 기공으로 표면이 이루어져 높은 표면적을 갖는 탄소소재를 이용하여 높은 분산력을 나타내도록 사용함 .

References 1) <http://blog.naver.com/hads?Redirect=Log&logNo=5027662> 2) 동아 사이언스 <http://www.dongascience.com> 3) http://blog.naver.com/kilokim?Redirect=Log&logNo=100009910954 4) 디지털 타임스 -[ 유기 EL/ 차세대 디스플레이 나노기술 필수 ] <http://

www.dt.co.kr> 5) 한국국기술거래소 -[ 나노전자소자 ] <http://m2m.icm.re.kr/data/review

/DB-10.pdf > 6) http://blog.naver.com/5_iris?Redirect=Log&logNo=100023372428 7)KDB 리포트 - 신약디자인<http://www.bioportal.or.kr/biozine2002/bio_study/st2004_1/kis200401

09.pdf> 8) SoC 산업 진흥센터 http://www.asic.net/itsoc/index.jsp 9) 반도체공학 - 칩 위의 세상 꿈꾸는 시스템온칩 <http://www.beenginee

rs.com> 10) 동아사이언스 <http://www.dongascience.com> 11) 한국보건산업진흥원 <http://www.khidi.or.kr/> 12) 한국바스프 웹진 <http://webzine.basf-korea.co.kr>

나노 기술의 개발동향 및 전망

Documents