기능성 표면의 실용화 위한 ‘대면적’ 기능성 표면 연구
기능성 표면의 실용화 위한 ‘대면적’ 기능성 표면 연구
  • 박성래 기자
  • 승인 2018.07.02 10:05
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공공기술 사업화는 기업경쟁력 강화 및 일자리 창출 증대를 위한 필수적 요소로 손꼽히고 있다. 실제로 많은 대학 및 연구기관에서 기업으로의 기술이전을 추진하며 기술사업화에 속도를 내고 있다. 조명우 교수는 기능성 표면의 실용화에 필수적인 대면적 기능성 표면 제작을 목표로 한 연구를 진행 중이다. 그 기능에 대한 검증부터 실용화 가능성 및 유효성까지 검증하며 공정 효율을 대폭 개선할 것으로 기대를 모으고 있다.

인하대학교 기계공학과 조명우 교수
인하대학교 기계공학과 조명우 교수

 

대면적 기능성 표면 제작으로 기능성 표면 실용화 기여

조명우 교수가 진행하고 있는 기능성 표면의 대면적화를 위한 Roll mold 제작 및 특성 분석연구는 생체 모사 공학을 적용한 기능성 표면 제작 공정 및 특성에 대한 평가를 주제로 한다. 기능성 표면 제작 기술을 실용화 가능한 기술로 발전시키기 위해서는 초정밀 연마를 활용한 표면 전처리 공정, Maskless lithography를 이용한 마이크로 패터닝 공정, 양극 산화를 통한 나노 패터닝 공정 및 성형 공정에 대한 연구가 요구된다. 조 교수는 대면적 기능성 표면 제작이 가능한 Roll mold 제작을 최종 목표로 두고 연구를 이어가고 있다고 설명했다.

이번 연구는 크게 3단계로 나누어볼 수 있다. Film type polishing MR polishing을 이용한 초정밀 연마 공정에 대한 연구와 Roll mold 제작을 위한 원통형 회전 장치 개발이 첫 단계이며, 두 번째 단계에서는 고해상도 마이크로 패턴 제작을 위한 Projection Spot 이송 노광을 결합한 Hybrid maskless lithography 노광 방법과 공정 효율 개선 및 대면적화를 대체하기 위한 Roll 형태의 마이크로 패턴 mold 제작 방법에 대한 연구가 이어졌다.

조 교수는 연구의 마지막 단계에서 양극 산화 공정을 통한 나노 패터닝 공정 연구와 성형 공정에 대한 연구를 수행하는 동시에 마이크로나노 구조에 따른 표면 특성 분석에 대한 연구를 병행하며 기능성 표면의 성능을 극대화할 계획이다. 이번 연구는 최종적으로 제작된 기능성 표면의 발수 특성, 접착력, cell adhesion 등을 분석하고, 통합 공정의 실용화 기술 적용 가능성 및 유효성을 검증하는 데 의의를 둔다.

생체 모사 기술은 자연의 생물체 및 생체 물질의 기본 구조와 원리, 또한 그 메커니즘을 모방응용하여 공학적으로 활용하는 기술이다. 그 대표적인 예로 연꽃잎을 모방해 자가 세정력을 갖춘 초발수 표면과 곤충의 겹눈을 모방한 MLA(Micro Lens Array) 등을 꼽을 수 있다. 특히 초소수성 및 초접착성을 띄는 기능성 표면의 경우 마이크로 구조물 위에 나노 크기의 구조물이 결합된 형태로 이루어져있으며, 일반적으로 리소그래피 및 양극 산화 공정의 마이크로나노 패터닝 기술을 통해 제작되고 있다.

리소그래피의 경우 mask 방식과 maskless 방식을 이용한 공정에 대한 연구가 진행 중입니다. Maskless lithography 방식으로는 고정밀 패턴의 제작은 가능하나 패터닝 시간의 증가의 문제가 발생하죠. 이는 대면적 노광에 대한 어려움으로 이어져 균일한 기능성 표면 제작을 방해하게 됩니다.”

조 교수는 기능성 표면의 실용화를 위해서는 대면적의 균일한 기능성 표면 제작에 대한 연구가 필수적이라 강조했다. 또한 균일한 표면을 얻기 위해서는 마이크로나노 구조에 따른 표면 특성을 분석하고, 마이크로나노 패터닝 기술과 전처리 공정을 활용한 초정밀 연마 기술이 선행되어야 한다. 그는 이번 연구를 통해 다양한 형상의 마이크로 패턴 제작에 유연하게 대응할 수 있는 길이 열리며, 공정 효율의 극대화가 가능한 maskless lithography 공정과 금속 표면에 산화피막을 생성하는 것이 가능해질 것이라 내다봤다. 또한 나노 스케일의 기공을 형성시키는 양극 산화 공정을 통해 기능성 표면 제작을 위한 통합 공정을 제시할 방침이다.

 

학문산업에 긍정적 영향 기대

조명우 교수는 이번 연구는 초정밀 연마, 마이크로나노 패터닝 공정, 광학, 전자, 생산 공학 등 다양한 유관 분야에 학문적 파급효과를 미칠 수 있을 것이라는 기대감을 전했다. 이를 통해 해당 기술 분야에 종합적인 연구개발 능력을 갖춘 석박사 연구 인력 배출에 기여한다는 포부와 함께였다. 이는 산업 발전 및 유기적인 기술교류를 통한 해당 기술 전문 인력 양성에도 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다.

기술 및 경제산업적 측면에 드러날 영향력 역시 크다. 조 교수는 고정밀, 고품위의 마이크로 패턴 제작 및 제품 개발에 유용하게 활용되는 것은 물론 공정 수의 대폭적인 단축과 공정 효율 개선 등 보다 직접적인 경제적 효과를 얻을 수 있다고 설명했다.

이번 연구는 특정 분야의 연구 내용을 각기 다른 방식으로 적용하며 새로운 기술적 가치를 창출해내는 연구입니다. 개별 연구 간 연계 및 결과 분석에 대해 끊임없이 논의하며 새로운 시각으로 바라보고자 노력하고 있습니다. 이러한 논의 과정들은 탄탄한 디딤돌이 되어 연구의 기술적 가치를 높여줄 것이라 확신합니다.”

이밖에도 조 교수가 몸담고 있는 첨단생산시스템 연구실에서는 전반적인 산업분야의 생산시스템에 대한 생산 효율 증가 및 새로운 생산 방식을 적용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 지금까지 자기유변유체를 이용한 초정밀 연마 공정 개발 및 적용, 마이크로나노 패터닝 및 3D프린팅 등 기술적인 연구를 이어왔다. 또한 산업체와의 연계 하에 산업 현장의 애로기술을 해결하기 위한 다양한 산학과제들을 발굴 및 수행하고 있다. 그는 향후 다양한 분야의 융복합 연구에 집중해나갈 방침이다. 특히 새로운 분야에 대한 연구와 더불어 현재의 기술 수준을 한 단계 업그레이드시킬 수 있는 연구들을 꾸준히 준비하며 산업 발전에 기여하겠다고 전했다.

 

융합형 연구, 융합형 인재 육성에 집중

교육자로서 기계공학과 학생들을 지도하고 있는 조명우 교수는 기계공학은 단순히 기계를 위한 학문은 아니라고 단언했다. 기계, 전기, 전자, 정보통신, 생체분야 등 다양한 분야의 융합을 통해 스스로의 발전을 도모해야한다는 것이다. 한 분야에 통달한 인재 보다는 다양한 분야를 두루 섭렵한 융합형 인재가 시대가 원하는 인재상으로 자리매김하고 있다. 그 역시 한 분야 전문가가 아닌 다양한 분야의 기술을 접하고 경험할 수 있는 연구실을 꾸려가겠다는 목표를 갖고 있었다. 또한 자신의 분야에서 최고 전문가로 인정받으며 자신의 몫을 다하는 인재를 양성하겠다는 포부를 제시했다.

대한민국의 공학적 기술수준은 많은 발전을 거듭하며 현재에 이르렀습니다. 하지만 주변 선진국과의 격차는 여전히 존재합니다. 격차를 줄여야 한다는 인식에서 나아가 자신이 해야 할 일은 무엇이 있는지 스스로에게 질문하고, 확인하는 행동의 변화가 필요합니다. 이러한 질문과 점검, 확인 절차가 국민 개개인에게서 이루어진다면 대한민국의 기술은 눈부신 발전을 이룰 수 있을 것입니다.”

연구 성과의 기술사업화에서부터 융합형 인재 양성에 이르기까지 조명우 교수는 시대의 흐름과 궤를 같이 하며 미래를 향해 나아가고 있었다. 자신의 자리에서 성실하면서도 묵묵히 그 역할을 수행하는 그의 모습을 속에서 선진국과 어깨를 나란히 겨눌 내일이 머지않다는 희망을 엿봤다.

 

조명우 교수

1997- 현재 인하대학교 기계공학부 교수

2008 2010 인하대학교 BK21 기계사업단 부단장

2009 2011 인하대학교 공과대학 부학장

2011 2012 인하대학교 공과대학 학장

2013 2014 인하대학교 교무처장

2014 2015 인하대학교 부총장


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