이달의 과학기술자상 8월 수상자로 선정된 서울대학교 현택환 교수에 대한 시상식이 蔡永福 과학기술부장관, 金定德 한국과학재단 이사장, 정운찬 서울대학교 총장 등이 참석한 가운데 8월 12일 오전 11시30분 과학기술부 회의실에서 개최됐다.
현택환 교수의 성과는 입자크기가 균일하고 결정성이 우수한 자성체 산화철, 금속 철 등의 금속과 금속산화물 나노입자들을 크기분리과정 없이 제조하는 합성방법 개발이다.
현 교수의 연구는 지난해 12월에 관련 최고권위지인 미국화학회지에 발표됐을 뿐만 아니라, Science지의 편집자가 선택한 Highlight와 미국화학회에서 발행하는 Chemical & Engineering News지의 금주의 뉴스로 소개될 정도로 나노입자연구분야에 새로운 이정표를 세운 연구결과로, 이미 IBM 등 세계적인 연구진으로부터 그 기술을 인정받았다.
나노입자는 여러 나노기술의 실제적 응용에서 다양하게 사용되는 기반핵심물질이다. 이미 여러 세계적인 연구진들이 균일한 나노입자를 제조하는 방법을 개발하여 발표했고, 입자크기가 균일한 나노입자를 개발하는 기술들이 발표되었다. 그러나 기존의 균일한 나노입자 제조방법은 여러 입자가 크기가 섞여 나오는 것을 아주 힘든 분리방법으로 한 입자크기씩 분리해 내야만 가능하다. 그런데 현 교수가 이번에 개발한 기술은 원하는 크기의 나노입자를 바로 얻을 수 있다. 또한 사용한 전구물질과 계면활성제의 양, 반응온도 등의 실험조건을 체계적으로 조절하면 만들어지는 나노입자의 크기를 2 나노미터에서 20 나노미터까지 자유자제로 조절할 수 있다.
현 교수가 제조한 나노입자들은 철과 자성을 띠는 산화철 나노입자들인데, 이런 자기나노입자는 차세대 자기저장매체(hard disk drive, HDD)의 요소기술이다. 가장 최근에 IBM에서 개발된 자기메모리디바이스(컴퓨터 하드드라이브)가 10 gigabit(109 bit)/in2인데 비해, 5∼10년 이내에 상용화될 메모리디바이스는 그것의 100배인 1 테라비트, tetrabit(1012 bit)/in2의 메모리 용량을 가지는 것이다. 그런데 이 테라비트 자기저장매체의 핵심기술이 바로 자기 나노입자를 가능하면 작게, 입자크기가 균일하게 제조한 후, 입자를 균일하게 배열해야 한다. 즉 하나의 자성체 나노입자가 하나의 저장단위(bit)가 된다. 예를 들면 1 평방제곱미터의 기판에 10나노미터 크기의 자성체 나노입자가 10나노미터 간격을 두고 바둑판 같이 배열되어 있으면, 약 1012개의 나노입자가 배열되게 되어 제곱인치당 테라비트자기저장를 가능하게 된다. 참고로 전세계 자기저장장치의 시장이 연간 약 400억불 가량이 된다.
현재까지 현 교수의 연구실에서는 입자를 균일하게 작게 제조하는 기술을 확보하고 있고, 현재 입자를 인치 크기의 기판에 균일하게 배열하는 연구를 수행하고 있다. 아직 바로 제곱인치당 테라비트 이상의 자기저장를 구현하기에는 많은 기술적인 문제들이 해결되어야 하지만 아주 균일한 자성체 나노입자를 개발한 것은 그 핵심기술을 확보한 것에 의미를 부여할 수 있다. 또한 기존의 하드드라이브의 읽고/쓰는(read/write)의 방법보다 훨씬 개선된 새로운 방법도 개발되어야 할 것이다.
이 자기나노입자는 또한 생명공학분야에도 아주 중요한 응용될 수 있다. 첫째로, 초상자성을 띄는 자기나노입자를 암세포에 가져다 놓은 후 자기장의 걸어 주면, 국부적으로 암세포에만 열이 발생하여 암세포를 죽이는 Cancer theraphy에 응용될 수 있다. 둘째로, 자기 나노입자에 우리가 원하는 약물분자를 매달아 놓고 자석으로 우리가 원하는 부위에 약물을 전달하는 약물전달매체로도 응용이 가능하다. 이와 같이 본 균일한 자성체 나노입자제조기술은 나노기술은 그 자체로도 많은 중요한 응용가능성이 있는 기술이지만, 정보기술과 생명공학의 요소기술로도 아주 중요하다고 하겠다.
<노성열 기자> nsy@krnews21.co.kr