[뉴스케이프 송아민 기자]

카이스트 산학협력단이 일본의 화이트리스트 배제조치로 원료 수급에 차질을 빚고 있는 기업을 지원하기 위해 ‘화이트리스트 배제 대응 기술을 중심으로 한 핵심기술 이전 설명회’를 17일 서울 코엑스에서 진행했다. 

카이스트 산학협력단은 2017년부터 매년 정기적으로 카이스트가 보유한 기술을 기업에 소개하는 기술 이전 설명회를 진행해 왔다. 올해는 지난 7월 4일 일본의 반도체·디스플레이 핵심 소재 3개 품목(포토레지스트, 불화수소, 불화폴리이미드)을 수출제한 조치라는 중대이슈가 발생해 해당기술을 대체할 수 있는 카이스트의 원천개발 기술을 발표했다.

이날 설명회에는 급작스러운 일본의 조치로 대체 수급처를 찾지 못한 많은 중소기업 임직원이 자리했다. 

카이스트가 올해 중점 소개한 기술은 총 9가지로 화이트리스트 배제조치를 대응하기 위한 4가지 기술(폴리이미드 소재, 비파괴 장비, 고용량 이차전지 소재, 포토레지스트)과 AI·소재부품 기술 5가지(AI활용 비디오 전송 기술, 차세대 BCI 기술, 친환경 나노입자 제조기술, 나노섬유 얀 기반 유해가스 검출 기술, 실리콘-포켓 이차전지 전극 제조 기술) 기술을 설명했다.

발표회장 내 별도로 마련된 장소에서 1:1 상담을 통해 발표된 기술에 대해 기업이 필요로 하는 상세한 정보를 제공받을 수 있도록 했다. 기술보증기금도 기술사업화 지원 사업을 설명하고 1:1 상담 부스를 운영해 기술 이전이 필요한 기업들의 상담을 받았다.

투명도 더욱 높인 플렉서블(Flexible) 디스플레이 개발 가능해진다

이날 2부 순서는 일본의 화이트리스트 배제로 인한 소재기술이 중점적으로 다뤄졌다. 가장 먼저 화학과 김상율 교수가 ‘저열팽창 불소화 투명 폴리이미드’ 기술을 소개했다. LCD 디스플레이에서 주로 사용되던 유리기판은 투명도가 높아 화질 등에서 장점이 있지만 플렉서블 디스플레이나 곡면 디스플레이의 적용이 어려줬다. 

반면 폴리이미드 기판은 접거나 말 수 있는 디스플레이 기판 적용이 가능한 장점이 있지만 특유의 색을 가지고 있어 투명도를 높이기 어려웠다. 현재 곡면 디스플레이에는 투명한 폴리이미드 기판이 상용화됐지만 접을 수 있는 ‘플렉서블 디스플레이’에는 다소 갈색을 띄고 있는 폴리이미드가 사용되고 있다. 고분자소재를 투명하게 만들면 유리처럼 쉽게 깨지기 때문이다. 

연구팀은 유리와 같은 투명성과 LED 기판의 제조·이용 시의 내열성을 갖추면서도 기기 사용시 열팽창을 고려해 열팽창계수를 10ppm 이하로 안정화한 폴리이미드 제조 기술을 개발해냈다. 

연구팀은 폴리이미드가 색을 띄는 이유에 집중했다. 폴리이미드가 색을 가지고 있는 이유는 폴리이미드의 화학구조 때문으로, 폴리머체인 사이에 전자를 주고받는 전하이전 창구가 생기기 때문이다. 연구팀은 불소를 이용해 수직 교차형태의 구조를 유도했다. 이를 이용하면 폴리이미드의 화학구조 내에서 움직임을 제한하고 적절한 수준으로 거리를 조절해 전하이동이 발생하지 않아 투명도를 높이면서도 열팽창계수를 낮게 유지할 수 있다. 

이어 신소재공학과 김도경 교수는 ‘나노기술을 활용한 이차전지 소재 제조기술’을 통해 리튬-이온 전지 이후 차세대 배터리로 각광받고 있는 리튬-황 전지와 리튬의 고갈 이후를 위한 나트륨-이온 전지에 대한 나노구조 응용 제조법을 소개했다. 이를 이용하면 전기자동차의 운행거리를 획기적으로 늘리거나 낮에는 태양열패널로 충전을 하고 밤에는 충전된 전기로 운용되는 고고도 무인항공기 등에 적용이 가능하다.

항공우주공학과 이정률 교수는 ‘비파괴검사 전자기적 성능평가 기술’에 대해 소개했다. 기존의 초음파 비파괴검사 장비는 물을 사용해야 하고 제품을 회전시켜 사용하기에 공간적 제약이 존재했다. 연구팀은 레이저초음파를 이용해 정확도는 높이고 구조체를 분리하지 않고도 비파괴검사를 수행할 수 있는 기술을 개발해냈다. 해당 기술은 현재 공군에도 도입됐다.

일본 수출 규제 품목 대응 기술, “상용화 위해선 정부 차원 노력 필요”

마지막으로 화학과 김진백 교수가 ‘고해상도 포토레지스트 기술’에 대해 소개했다. 포토레지스트 역시 일본의 수출규제 품목 중 하나여서 참가 기업 관계자의 많은 질문을 받았다. 김 교수가 소개한 기술은 기존 사용되던 화학증폭형 포토레지스트 기술의 문제점을 다수 극복할 수 있다. 

포토레지스트는 반도체 제조 공정에서 미세 기판을 구현하기 위해 사용된다. 빛을 쬐는 부분을 녹여내는 포지티브 포토레지스트와 빛을 쬐지 않은 부분을 녹여내는 네거티브 포토레지스트로 나뉜다. 기존 포토레지스트는 주로 포지티브 포토레지스트가 사용됐다. 하지만 이러한 방식에는 단일물질이 아니어서 불균일한 포토레지스트막을 형성하거나 광산(Photo acid; 광산발생제가 빛을 받아 생성해내는 산)이 확산되면서 해상도가 떨어지는 문제가 있었다. 또한 휘발성 성분에 의해 노광기 렌즈가 오염되고 부피수축으로 패턴이 변형될 수 있었다.

연구팀이 개발해낸 방식은 네거티브 타입으로 종래 포지티브 타입에 비해 30% 해상도가 향상됐다. 단일물질이어서 균일한 포토레지스트막을 형성할 수 있고 해상도 저하나 노광기 렌즈 오염이 없다.

연구팀은 개발해 낸 실리콘 함유 비화학증폭형 포토레지스트의 노광 감도 화학증폭형과 비슷하다는 것을 테스트를 통해 확인했지만 반도체 공정에 활용하기 위해서는 추가적인 연구·개발이 필요한 상황이다. 극자외선(EUV) 포토레지스트에는 7나노미터 수준의 고해상도 장비가 필요하고 이러한 장비 활용을 위해서는 대기업 장비를 활용해야만 한다.

김진백 교수는 “해당 기술 상용화를 위해서는 단기적으로 대기업 장비를 활용해야만 가능할 것으로 보인다. 정부가 나서 나노펩 등에 EUV 기기를 갖춰준다면 해당 기술의 빠른 상용화 가능할 것”이라고 지적했다.