나노 기술의 개발동향 및 전망

나노기술의 개발동향 및 전망 학부 : 생명분자공학부 학번 : 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, 1nm는 머리카락 굵기의 1만분의 1에 해당되며, 원자 2~4개가 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 ·2010년경 1조 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) · 2000년 1월 나노 기술을 국가적 선도 기술로 선정 → 01년 약$4.2억 예산:IT+BT+NT등의 통합연구 → 캘리포니아 주정부 나노기술 개발 위해 UCLA 대학에 4년간 3억불 투자 (2000년 12월) → 뉴욕 주정부 나노/Photonics/바이오 분야에 10억불 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 100만배 이상 향상시키는 나노소자 미국 국회도서관의 모든 장서를 각설탕 크기 메모리에 저장 가능한 초고밀도 메모리 ·몇 개의 암세포까지도 검출 해낼 수 있는 초고감도 생체센서 ·철강보다 훨씬 가볍고 10배의 강도를 가진 재료 ·재료를 생물체의 생성과 같이 원자 분자에서 단위에서 출발 하여 조립하는 기술 ·현재보다 2배의 태양에너지 변환효율을 가진 태양전지

외국의 나노기술 연구개발 동향(일본, EU, 기타) • 일본 - 미국 NNI와 유사한 종합계획 마련 중 - 2001년 관련 연구개발 예산은 396백만 불 문부 과학성과 통산성이 76%이상 차지 • EU - 유럽연합(EU)은 나노 기술 개발에 2000년에 총 213백만 불 투자 - 독일은 1998년부터 5개의 나노 기술 센터 설립지원 - 프랑스는 국립연구소에서만 연간 40백만 불 투입 • 기타국가 - 중국은 과학기술부 주관으로 연간 13백만 불 지원 - 대만은 각 부처가 15백만 불 지원

나노 기술 개발 추진계획안 (한국) <추진목표> · 5년 내에 나노 기술 개발을 위한 주요 인프라 구축을 완료하고, 2010년에는 선진 10대국 기술경쟁력 확보 - 우리만의 비교우위를 갖는 최소 10개 이상의 최고기술 확보 ·이를 위해 연구개발, 인력양성, 시설구축의 3대 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 5년 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

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

나노 기술이 5년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술(나노 기술과의 연관성) 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 - 유기EL은 자체 발광하는 유기물을 이용한 고속응답ㆍ고휘도가 가능한 데다 백라이트가 필요 없어 LCD보다도 더 얇게 만들 수 있는 디스플레이 - 디스플레이는 나노 기술의 발전과 밀접한 관련이 있음

나노 기술이 5년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술(나노 기술과의 연관성) 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-up방식으로 불리는 제작 방식으로 보다 큰 구조물로 결합하기 위해 자기조립방식(self-assembly), 올바른 조건하에서 원자나 분자들이 자발적으로 일정하게 정렬되는 성질을 적용

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

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

나노 기술이 5년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술(나노 기술과의 연관성) 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 IP확보가 필요 - 확보한 IP를 DTV나 DMB, 이동통신단말기에 응용할 수 있도록 나노 소자기반의 아날로그 및 디지털 회로설계 기술 역시 필요함

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

나노 기술이 5년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술(나노 기술과의 연관성) 9. 바이오 칩 - 최근 Nano Technology의 발전과 함께 지능형 마이크로 시스템을 제작할 수 있는 MEMS기술이 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 Technology에 대한 요구가 계속 증가

나노 기술이 5년 뒤 세상을 바꿀 10대 기술(나노 기술과의 연관성) 10. 연료 전지 - 나노 기술을 이용한 연료전지 특허출원이 증가하고 있음. 이는 1990년대 초부터 연구되고 있는 나노 기술이 2000년부터 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)KDB리포트-신약디자인 <http://www.bioportal.or.kr/biozine2002/bio_study/st2004_1/kis20040109.pdf> 8) SoC산업 진흥센터 http://www.asic.net/itsoc/index.jsp 9) 반도체공학 - 칩 위의 세상 꿈꾸는 시스템온칩 <http://www.beengineers.com> 10) 동아사이언스 <http://www.dongascience.com> 11) 한국보건산업진흥원 <http://www.khidi.or.kr/> 12) 한국바스프 웹진 <http://webzine.basf-korea.co.kr>

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