미세패턴 이음매 없이 붙이는 기술 세계최초 개발...창원대 연구팀

모아레 패턴 분석통해 정렬마크없는 미세패턴 정렬법 개발
반도체 공정 등 다양한 분야에 활용 기대

창원대학교 연구팀이 물결모양의 간섭무늬인 모아레 (Moiré) 패턴 분석을 이용해 이음매 없이 미세패턴을 손쉽게 이어 붙이는 공정 기술을 세계에서 처음으로 개발했다.

모아레 패턴 분석을 활용한 정렬마크 없이 미세패턴을 정렬하는 방법 개념도. 창원대학교 제공

창원대는 기계공학부 스마트제조융합전공 조영태, 김석 교수와 김우영 박사과정 연구팀이 한국기계연구원 연구진 등과 공동연구를 통해 이어 붙이는 과정에서 발생하는 이음매를 없앨 수 있는 ‘정렬마크없는 미세패턴 정렬법’을 세계 최초로 개발했다고 4일 밝혔다. 창원대 등 공동연구진은 이음매 없는 미세패턴 정렬법을 통해 이음매를 최소화한 기능성 표면필름 대면적 대량생산 원천기술을 확보했다.

모아레는 간섭무늬, 물결무늬, 격자무늬라고도 하며, 규칙적으로 되풀이되는 모양이 여러 차례 거듭해 합쳐졌을 때, 주기 차이에 따라 시각적으로 만들어지는 줄무늬를 말한다. 단순한 주기적인 패턴을 서로 겹치는 것만으로 간섭에 따른 전혀 다른 기하학적 패턴이 나타난다.

연구팀은 디지털 사진이나 TV 화면 등에서 나타나는 모아레 패턴을 분석해 미세패턴을 고도로 정확하게 정렬하는 방법을 개발했다고 설명했다.

물에 젖지 않는 발수성을 지닌 표면이나 위조방지 필름과 같은 기능성 필름, 반도체 소자 등은 대부분 눈에 보이지 않는 미세패턴이 표면에 형성돼 있다. 이를 실제로 응용하기 위해서는 대량생산할 수 있어야 하고 대면적의 마스터 패턴이 필요하다.

지금까지는 옷감을 짜깁기하듯이 조그마한 조각을 이어 붙여 넓은 면적의 마스터 패턴으로 만들어 사용해왔다. 이어 붙이기 위해서는 기준이 되는 ‘정렬마크’가 필요했다.

이어 붙이는 과정에서 필연적으로 발생하는 이음매 때문에 기능적으로 불완전하거나 시각적으로 이른바 ‘칼자국’이 발생하는 단점이 있었다. 창원대 연구팀은 이번 기술 개발로 이어 붙일때 이음매가 생기는데 따른 단점이 혁신적으로 개선될 수 있을 것으로 기대된다고 밝혔다.

정렬마크없는 미세패턴 정렬법 개발 공동연구에 참여한 창원대 연구팀. 왼쪽부터 창원대 기계공학부 스마트제조융합전공 조영태, 김석 교수, 스마트제조융합협동과정 김우영 연구원

조영태 교수는 “나노·마이크로 미세패턴을 저비용 고효율로 보다 넓은 면적에 빠르게 형성하는 나노생산 고도화에 진일보한 의미 있는 결과이다”며 “개발된 정렬마크 없는 정렬방법은 미세패턴 대량생산뿐만 아니라 기존 반도체 공정에서 포토 리소그래피(미세한 패턴을 만드는 가공기술) 공정이나 디지털 리소그래피 공정 등 정렬이 필요한 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

창원대학은 이번 기술개발 연구에는 창원대 연구팀를 비롯해 한국기계연구원, MIT, 홍콩대(HKU) 연구진이 함께 참여했다고 밝혔다. 한국연구재단의 우수신진연구, 중견연구, 지역혁신선도연구센터(RLRC)사업, BK21 지역혁신성장주도 스마트산업단지 선도인력 교육연구단사업, 한국기계연구원 기본사업 등의 지원으로 연구를 수행했다.

이번 연구결과는 국제 저명 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 4월 18일자에 게재됐다.

창원 강원식 기자

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