”나노입자로 반도체산업 혁명”..사이언스지 등재한 최지혁 박사

[이데일리 김현아 기자] 국내 연구자가 세계 최초로 전자제품 소재인 박막 트랜지스터(TFT) 제조의 전 공정을 저비용의 용액공정으로 구현하는데 성공했다.

무기 나노입자로 구현한 덕분인데, 해당 연구결과는 세계적인 학술지 사이언스지(Science)에 등재됐다. 나노입자는 100nm(나노미터=100억분의 1m) 이하 크기의 입자다.

반도체 산업은 지금까지 진공 중에서 금속이나 화합물을 증발시켜 증발원과 마주보는 기판의 표면에 박막을 만드는 ‘진공증착’ 방식을 썼다. OLED 패널 가격을 낮추려고 사용재료를 유기용매를 이용해 액체화한 뒤 기판 위에 증착하는 액체공정도 활용됐지만 범위가 제한적이었다.

하지만 이번에 무기 나노입자를 이용한 최적의 박막 조합 체계를 찾아내 저비용 액체공정에 성공함으로써 전자소자인 TFT의 모든 구성부품을 제조할 수 있게 됐다.

한국지질자원연구원 최지혁 박사가 전자소자 내부의 전극으로 적용하기 위해 제조한 은(Ag) 나노입자 용액을 들고 있다. 한국지질자원연구원 제공

미래창조과학부 산하 한국지질자원연구원(원장 김규한, KIGAM) 광물자원연구본부 희유자원활용연구실 최지혁 박사가 그 주인공이다.

최 박사는 ‘고기능성 무기 나노입자 박막 구현 연구결과’를 세계 3대 과학저널인 4월 8일자 사이언스지에 게재했다. 지도교수인 펜실베니아대학 셰리 케이건(Cherie R. Kagan) 교수는 교신저자로 이름을 올렸다. 공저자로는 펜실베니아대학 크리스토퍼 머레이 교수, 고려대학교 오승주 교수, 연세대학교 성진우 박사와 펜실베니아 대학의 연구팀이 참여했다.

한국지질자원연구원 최치혁(35) 박사는 “간단한 용액공정만으로 박막형태로 무기 나노입자를 만들었을 때 전기전도성이 현저히 떨어지는 문제점을 해결했다”면서 “반도체 양산 공정에 적용하면 기존에 진공증착 방식의 실리콘 방식보다 50~60% 정도 비용을 줄일 수 있다”고 말했다.

그는 나노재료 합성과 특성평가 연구에 있어 세계적으로 인정받는 신진 과학자다. 연세대학교 금속공학과를 졸업하고 동 대학원에서 박사학위를 취득했다. 펜실베니아대학교에서 박사 후 연수 과정을 거쳤으며, 2014년 한국지질자원연구원의 해외 공개채용을 통해 채용돼 지질자원연 희유자원활용연구실에서 선임연구원으로 근무 중이다. 현재는 천연 광물로부터 고부가가치 나노소재인 그래핀 및 그래핀-나노입자 복합재를 제작하는 연구를 수행하고 있다.