아주 작은 크기로 축소된 잠수정을 타고 몸 속에 들어가 병원균과싸우는 ‘환상여행’이라는 공상과학영화가 있다.저렴하게,그리고 고통없이 질병을 진단하고 치료하는 것이 곧 우리에게 현실로 다가 올전망이다.현미경을 통해서만 볼 수 있을 정도로 작은 크기의 기계를다루는 MEMS(Micro Electro Mechanical System·미세전자기계시스템)가 21세기를 이끌어 갈 새로운 산업으로 각광받으면서 이에 대한 응용연구가 활발히 이뤄지고 있다.특히 기존 생명공학분야에 MEMS 기술이 접목된 바이오 미세전자시스템(Bio-MEMS) 기술이 최근 급격히 발전하고 있다.국내에서도 학계,연구계,산업계의 연구원과 기술자들이연구교류회를 통해 MEMS 기술의 연구협력 기반조성과 연계체제 마련방안을 심도있게 논의하고 있다.

◆MEMS란 반도체기술에서 파생된 것으로 기존의 집적회로가 수행하던연산기능에 감지기능과 구동기능을 부가,독립된 시스템을 구현하도록하는 기술이다.초소형 시스템(마이크로시스템)이나 초소형 정밀기계(마이크로머신)를 일컫는다. 크기는 수㎜에서 수㎚(10억분의 1m)까지이르지만 아직까지는 수㎝크기라 해도 마이크로머신이라고 부른다.

초기에는 미세 구조물 제작기술에 연구가 집중됐으나 가공기술이 고도화되고 미세시스템의 구조 역시 점차 복잡해 지면서 많은 연구들이단순한 가공기술을 넘어 미세시스템을 조립하고 가공하는 단계로 발전하고 있다.

실리콘 기판 위에 마이크로 크기의 기계부품을 만드는 것(1987년 미국 버클리대학 연구팀)으로 선보인 MEMS 기술은 자동차 에어백에 쓰이는 가속도센서,압력 센서,차체의 수평 유지에 쓰이는 자이로스코프등을 통해 우리 생활과 아주 가까워졌다.

◆응용분야 확산 서울대 전기공학부 전국진(全國鎭)교수는 “MEMS 기술은 소형화로 기존 구조물을 대체하는 단계에서 벗어나 점차 새로운사업영역을 창조해가고 있다”고 말했다.응용분야는 초소형 정밀기계,광학기기,의료기,제어계측 분야,정보화기기,항공,우주까지 확산되고있다.

이중 대표적인 것이 의료분야.최근 몇년 사이 급격히 발전하고 있는Bio-MEMS는 기존 생명공학분야에 MEMS 기술을 접목,차별화된 새로운개념의 응용분야를 형성하고 있다.초소형 작동형 내시경,초소형 세포융합기,초소형 주사기,생체 이식형 센서,미세 분석시스템(Lab-on-a-chip)등이 여기에 포함된다.

LG전자기술원 박제균(朴濟均) 박사는 “생명공학산업에서 바이오칩등 응용제품의 소형화와 기능의 집적화가 큰 흐름으로 인식되고 있다”며 “생체시료와 시약의 양을 줄임으로써 전체적인 분석시스템의단가도 낮추고 신뢰성을 높여주는 MEMS 기술이 각광받고 있다”고 설명했다.

그러나 마이크로머신에는 아직 기술적 난관이 많이 남아 있다.기존의 반도체 가공기술을 사용해 제작되기 때문에 실제로는 2.5차원의구조물 밖에는 못 만들고 있다.크기가 비약적으로 작아지면서 작용하는 힘의 우선 순위가 뒤바뀌어 설계 및 제작에 장벽으로 작용한다.완벽한 3차원 구조물을 만들기 위해 새로운 공정 및 재료를 사용하는방법들이 연구되고 있다.

함혜리기자 lotus@