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포스텍, 다공성 알루미나 이용한 나노패턴 연속공정기술 개발

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김진곤 포스텍 교수


포스텍 연구팀이 다공성 알루미나와 유연한 성질을 갖는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 화학적으로 적층시킨 하이브리드 주형 제작 기술을 개발했다. 이 기술을 응용하면 롤투롤 공정에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

포스텍은 김진곤 화학공학과 교수와 통합과정 김상훈 씨 연구팀, 이우 한국표준과학연구원 박사팀이 공동으로 롤투롤 공정에 적용 가능한 하이브리드 주형 제작 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 김 교수는 관련 논문은 최근 재료분야 권위지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'에 발표했다.

전세계적으로 머리카락 굵기보다 작은 크기의 패턴을 만들어내기 위해 다양한 방법이 연구되고 있다. 특히 기판 위에 패턴을 깎아내듯 찍어내는 나노임프린트 리소그라피는 저렴한 생산비용과 효율적인 생산성으로 각광을 받는 기술 중 하나다.

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그중에서 알루미늄을 산화시켜 만드는 다공성 알루미나는 평방 센티미터당 10억개 이상의 나노 기공이 규칙적인 벌집모양으로 배열되어 있어 널리 활용되는 주형 소재다.

하지만 주형은 세라믹의 잘 부서지는 성질을 갖고 있어 공정이 끝나면 표면에 균열이 생기고, 평평한 기판에서만 제조할 수 있다는 한계가 있었다.

연구팀은 다공성 양극산화 알루미나 주형에 실리콘의 일종인 폴리디메틸실록산을 합치자, 낮은 압력에서도 기판과 완전하게 접촉할 수 있었고 압력을 높이거나 구부려도 힘을 분산시켜 주형에 균열이 일어나는 것을 방지하는 결과를 얻었다. 이 주형은 평평한 기판 외에도, 곡면을 가진 기판에서도 나노 구조체를 만들 수 있을 뿐 아니라, 롤에 끼워 연속적으로 나노 패턴을 전사하는 롤투롤 공정에도 적용했다.

김진곤 교수는 “나노임프린팅의 주형으로 사용해오던 다공성 알루미나 주형의 문제점을 유연한 고분자 탄성체와 화학적으로 하이브리드 형태로 적층해 해결했다는 점에 의의가 있다”면서 “다양한 크기와 모양의 나노 구조체를 쉽게 제조할 수 있어 나노 임프린팅 공정 발전에 큰 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com

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