◇ 안동대 송인택 교수 연구팀, "장비없이 나노소재 반도체 소자 제작기술 개발'

국립안동대학교 응용화학과 송인택 교수와 석사과정 조웅래, 학사과정 김석진·신창엽 학생으로 구성된 연구팀이 첨단 장비 없이 간단하게 나노 소재 기반 반도체 소자를 제작하는 기술을 개발했다.

그래핀과 같은 2차원 나노소재인 이황화몰리브덴(MoS2)은 원자 수준의 얇은 반도체로서, 휘거나 접을 수 있는 소자는 물론 바이오 센서 등으로 활용될 수 있어 큰 주목을 받고 있다.

이러한 이황화몰리브덴은 합성이 비교적 간단하지만 정작 이를 이용해 실제 반도체 소자를 만드는 데에는 고가의 첨단 장비가 필요해 기초 연구 등에 활용하기 어려웠다.

이번 연구팀은 이를 해결하기 위해 이황화몰리브덴 위에 은으로 만든 잉크를 바늘 끝으로 펴바르는 간단한 방법으로 반도체 소자를 만들었다.

◇ 울산과학기술원, 반도체 2차원 절연체 소재 세계 첫 합성

과학기술정보통신부와 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 신현석 UNIST 교수팀이 단결정(單結晶·single crystal) 형태의 육방정계 질화붕소(hexagonal boron nitride, hBN)를 여러 층으로 합성하는 데 성공했다. 이번 연구를 통해 집적도가 매우 높은 차세대 반도체 칩 개발의 관건으로 꼽혀 온 ‘2차원 절연체’ 소재를 자유자재로 합성하는 기술을 확보하게 됐다. 관련 논문은 지난 2일 세계적 학술지 ‘네이처’에 게재됐다.

반도체 기술이 발전하면서 칩의 집적도는 수십년 간 빠른 속도로 계속 증가해 왔으며, 최신 반도체 칩에는 수십억 개의 미세소자(트랜지스터)가 들어있다. 집적도와 성능을 높이려면 미세소자를 더 작고 얇게 만들어야 하는데, 미세소자의 재료인 실리콘을 나노공정으로 계속 얇게 깎다 보면 단채널 효과(누설전류 및 발열 문제로 인한 트랜지스터 채널 손상)나 전하 산란 등 문제점이 발생하게 된다.

이런 한계를 극복하기 위해 ‘2차원 소재’를 쓰는 방안이 거론되고 있다. 2차원 소재란 물질의 두께가 원자 수준으로 얇다는 뜻이다. 2차원 소재는 구성 원자끼리 평면 형태로 연결돼 있어 3차원 소재에서 발생하는 전하 산란이 일어나지 않는다는 장점이 있다.

◇ “양자점과 박테리아 결합시켰더니...” 암모니아 생산효율 높였다

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이도창 교수, 이상엽 특훈교수, 박영신 연구교수 연구팀이 디스플레이 소재인 양자점(퀀텀닷)을 이용해 친환경 암모니아 생산공정 효율을 크게 높일 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

고성준 KAIST 박사가 제 1저자로 참여한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘미국 화학회지(JACS)’ 최신호에 표지논문으로 선정돼 출판됐다.

질소 고정 박테리아는 질소 고정 효소를 이용해 대기 중 질소를 암모니아로 전환하여 생장에 필요한 단백질을 생산한다. 이러한 질소 고정 반응은 화학적 암모니아 합성법인 하버-보슈 공정에 비해 에너지 소비와 이산화탄소 배출이 현저하게 적다.

하지만 박테리아는 생장에 필요한 만큼만 암모니아를 생산하도록 진화돼 질소 고정 효소의 반응이 느리기에 이를 산업적으로 활용하기 어렵다. 질소 고정 반응이 느린 이유는 효소의 두 가지 구성요소(전자 전달부, 촉매 반응부)의 비효율적인 상호작용 때문이다. 전자 전달부가 촉매 반응부에 전자를 공급한 후, 반드시 탈착돼야만 촉매 반응부가 새로운 전자를 추가로 공급받아 암모니아를 생성할 수 있다.

연구팀은 문제 해결을 위해 빛을 흡수하는 양자점을 박테리아의 질소 고정 반응에 전자 공급원으로 활용해 나노·바이오 복합 시스템을 구축했다.

◇ 전기차·드론 등 규제 33건 푼다

정부가 13일 전기차와 드론, 바이오·헬스케어, 융합 정보통신기술(ICT) 등 신산업 분야의 대표적 규제 33건을 개선하기로 했다. 윤석열 대통령이 강조했던 규제 철폐의 출발점 격으로, 기업 현장에서 혁신을 가로막는 걸림돌을 제거해 투자 활력을 되찾겠다는 취지다.

정부는 이날 ‘신산업 기업애로 규제 개선방안’을 확정하고 에너지·신소재 분야 12건, 무인이동체 5건, ICT 융합 5건, 바이오헬스케어 10건, O2O(온·오프라인 연결) 서비스 1건 등 총 33건의 규제 개선 방안을 확정했다고 밝혔다.

법인이 전기차를 구매할 때 렌터카 업체, 온라인 쇼핑업체 등의 지점이 없는 지자체에서도 최대 700만원의 국비 보조금을 받을 수 있도록 추진된다. 드론 야간 비행 시 필수 구비장비 및 시설 규제도 완화된다. 현재 드론 야간비행을 하려면 국토교통부 장관의 특별비행 승인을 받아야 하는데, 특별비행 안전 기준을 포괄적으로 규정해 최신 드론도 날릴 수 있도록 하기 위해서다.

◇ GIST, 암 전이 촉진 메커니즘 규명…부작용 적은 항암제 발굴 기여

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 남정석 생명과학부 교수팀이 암전이 단백질인 '디스에드헤린'이 세포 신호변환 메커니즘을 통해 암의 악성화 및 전이를 촉진한다는 것을 규명했다고 13일 밝혔다.

디스에드헤린은 암 특이적으로 발현하는 단백질로 특히 침윤성·전이성이 강한 암일수록 발현 정도가 높은 것으로 검증돼 미국 국립 인간유전체연구소의 질병 유전체 데이터베이스에서 암전이 단백질로 분류되고 있다.

연구팀은 대장암 환자를 대상으로 한 조직 분석을 통해 같은 환자의 정상 조직보다 암 조직에서만 디스에드헤린의 발현이 특이적으로 높다는 것을 검증했다. 이를 기반으로 대장암 마우스 실험을 통해 디스에드헤린 녹아웃 마우스(특정 유전자가 제 기능을 하지 못하도록 만든 생쥐)에서 종양 형성 및 침윤 억제를 확인했다.

◇ KIST·포스텍, LOHC 탈수소화용 나노촉매 개발

한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구센터의 손현태 박사와 포항공대(포스텍) 화학공학과 윤창원 교수팀은 LOHC 수소 추출공정에 필요한 다공성 실리카 기반 나노촉매를 개발했다고 12일 밝혔다. 개발 촉매는 수소 추출공정에서 발생하는 부산물 양을 획기적으로 줄임과 동시에 추출 속도도 빨라서 향후 대규모 수소운송 실증을 가능케 하는 핵심기술이 될 것으로 기대된다.

LOHC는 유기화합물을 수소 저장, 운송 및 방출을 위한 매개 물질로 사용해 대용량 수소를 이송하는 기술이다. 다만 수소 추출 공정중 소량 발생하는 부분탈수소화물질(부산물)이 저장-추출 사이클의 반복 과정에서 누적돼 수소 저장량의 감소와 함께 전체 공정의 효율을 떨어뜨리는 한편, 고온에서 진행되는 수소 추출 공정에서 촉매의 안정성이 낮아져 수소생산 속도 또한 낮아진다는 문제점이 있었다.

공동연구팀이 개발한 촉매는 3차원 중형 다공성 실리카, KIT-6(3차원 중형 다공성 실리카 일종)에 1~2나노미터(㎚) 크기 백금 금속이 고르게 퍼져있는 형태다.