◎전자­기계공학 결합/극미세구조기술 개발/나노테크놀로지 “실현”/컴퓨터·의료·항공 등 없어선 안될 신기술/미세소자,빛·소리·동작 감지력 상상초월/단전자 트랜지스터 개발땐 꿈의 1TDR 가능

나노미터(10억분의 1미터)의 정밀도로 개별 원자까지 제어하라.정보혁명이 급속히 진전되면서 과학자들에게 떨어진 새로운 임무다.전자공학과 기계공학이 결합해 나노테크놀로지를 구사하는 이른바 「극미세 구조기술」(MEMS,Microelectromechaniccal Systems).「극미세구조 기술」은 초고밀도 초고속 정보 처리는 물론 컴퓨터,자동차,의료,군사,항공기술에 대변혁을 일으킬 미래 핵심 기술로 연구개발 경쟁의 대상이 되고 있다.

「극미세 구조기술」은 컴퓨터 칩 제조기술인 「미세전자공학」(Microelectronics)에 그 기원을 두고 있다.컴퓨터는 모든 정보를 디지털화된 상태로 바꿔 줌으로써 대량의 정보를 고속으로,값싸게 처리해 주는 장치다.디지털기술의 핵심은 0과 1의 논리상태를 표시하는 개별 트랜지스터(TR)다.논리소자인 트랜지스터를 작은 칩에 가능한한 많이 넣을수록 컴퓨터는 생산단가가 낮아지고 속도가 빨라지며 에너지 소모도 줄게 된다.미소전자공학자들은 실리콘 웨이퍼의 구경을 넓혀 단위면적당 칩 생산수를 늘리고 단일 칩에 들어가는 트랜지스터의 수를 기하급수적으로 증가시킴으로써 반도체칩의 고집적화를 실현했다.

그러나 미세전자회로는 미세한 선상에서 전자를 연결시켜주는 역할 밖에 못한다.반면 미세가공 소자는 동작,빛,소리,열,그밖의 물리적인 힘들을 감지하고 조절하게 함으로써 전자 시스템에 무한한 가능성을 열어줄 것으로 기대된다.

미세 소자는 다양한 기계적 특성을 갖는다.예를들면 전압을 받으면 즉각 진동해 동작,압력,화학적 성질을 민감하게 포착하는 검출기 역할을 할수 있다.미국의 한 반도체 회사는 자동차 충돌로 속도가 급속히 저하될 때를 감지해 에어백을 튀어나오게 하는 속도센서를 개발,지난 2년간 50만개를 팔기도 했다.미세 소자는 또 큰 부품을 작은 부품으로 대체케 함으로써 각종 전자·기계의 소형화,경박화,저가화 효과를 가져오는 것은 물론 개별 미세 소자들의 결합으로 처음과는 전혀 차원이 다른 엄청난 기능이 예고되고 있다.미세 소자로 조절되는 벽면 크기의 TV세트 시제품이 이미 개발됐으며 보조날개와 수직 안전판이 없는 스텔스 폭격기형 항공기 날개도 연구되고 있다.이 항공기는 충돌 직전에 급커브를 돌수 있는 엄청난 기동성을 발휘할 것이다.

이밖에도 극미세구조 기술은 기억 소자의 개발 한계를 극복해줄 것으로 기대된다.반도체 기억소자 64메가 디램은 1비트의 정보를 전자 1백만개로 기억하고 있다.지금까지의 기억 소자 개발 속도를 감안하면 2010년에는 전자 10개 이하로 1비트의 정보를 저장하게 될 것으로 예측된다.그러나 기존 방법으로는 4기가 디램에서 개발 한계에 부딪치게 돼 차세대 기억소자 연구가 시급히 요구되고 있다.그 후보로 대두되고 있는 것이 1나노미터의 10만분의 1정도 크기의 전자를 외부에서 조절하는 단전자 트랜지스터.단전자 트랜지스터는 전자 1개에 1비트의 정보를 저장하는 개념으로 1테라(조)디램 급 이상의 소자 개발을 가능하게 해주며 이 기술의 핵심은 옹스트럼(빛의 파장단위,1밀리의 1천만분의1) 수준의 정밀 가공기술이다.



극미세구조 기술은 국내에서도 다음달부터 본격 연구에 들어간다.과학기술처는 앞으로 3년간 2백억원을 투입해 미래원천기술 개발 사업으로 관련기술을 개발할 계획이다.<신연숙 기자>