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나노미터 크기의 우담바라 꽃 모양 제작
〈윤 동 기 교수〉
우리 대학 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 액정의 승화현상을 이용해 정교한 3차원 액정나노구조를 제작할 수 있는 기술을 개발했다.
이는 액정이 승화할 때 열처리 조건에 따라 여러 모습의 3차원 나노구조가 형성되는 특성을 이용한 기술이다. 간단한 온도조절만으로도 다양한 3차원 나노패터닝이 가능해 차세대 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다.
특히 연구팀은 우담바라 꽃, 찐빵 모양 등을 나노미터 크기 수준에서 정교하게 제작하는 데 성공했다.
이번 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 4일자 온라인 판에 게재됐다.
나노 및 마이크로 패터닝을 위해 가장 많이 쓰이는 기술은 빛을 이용한 광 식각 기술이다. 하지만 이 방식은 2차원 식각공정에 특화돼 있고 비싼 공정설비, 복잡한 과정 등의 한계를 갖는다.
특히 3차원 구조 제작을 위해서는 2차원 구조를 계속 적층해야 하는 과정이 포함되기 때문에 정교한 구현이 어려웠다.
연구팀은 문제 해결을 위해 액정의 온도를 높여 분자들을 기체로 승화시켰다.
기체로 승화된 액정분자들은 공기 중으로 날아가게 되는데 그 중 일부는 무게, 분자수준에서의 친화도 등의 원인으로 다시 되돌아와 남아있던 액정 상 구조와 다시 재결합하게 된다.
이는 동굴의 종유석, 석순의 생성 원리나 유황온천에서 승화돼 날아가던 유황 성분이 바위나 돌에 붙어 유황 바위가 되는 것과 비슷한 원리이다.
연구팀은 승화 및 재결합 현상을 통해 온도 및 시간 조절로 수 나노미터 수준의 액정 판상구조를 정교하게 한 겹씩 벗겨낸 뒤, 다양한 3차원 나노 구조체를 제작하는 데 성공했다.
온도나 시간을 조절함으로써 나노 구조체는 다양해진다. 온도를 조금만 상승시킬 때는 우담바라 꽃 모양이 되고, 온도를 매우 높일 때는 액정 분자가 순식간에 날아가 찐빵과 같은 모양이 되기도 한다.
이 기술을 이용하면 차세대 기술로 불리는 수직 트랜지스터 등을 기존 2차원 식각 공정에 비해 약 1천 배 저렴하고 간단하게 제작할 수 있다. 일일이 적층할 필요 없이 3차원으로 패터닝이 순식간에 가능해지기 때문이다.
윤 교수는 “전자기장에 민감하게 반응하는 액정의 고유 성질과 이번 승화 및 재결합 현상을 융합할 수 있다”며 “이를 통해 고효율의 광전자 소자 개발에 많은 도움이 될 것이다”고 말했다.
나노과학기술대학원 김대석 박사과정 학생이 주도하고 美 켄트 주립대학 올레그 라브렌토비치(Oleg D. Lavrentovich) 교수가 참여한 이번 연구는 미래창조과학부의 미래유망기술 융합파이오니아 사업을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 우담바라 나노구조체
그림2. 우담바라 나노구조체(확대)
그림3. 다양한 조건의 승화-재조합 공정 후의 초분자 액정 구조체의 모양
2016.01.11
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세계에서 가장 빠른 네트워크 침입탐지 시스템 개발
- 100% 공격 패킷만 들어오는 경우에도 10Gbps 가까운 성능 발휘 -
- 19년 역사의 세계 최고 보안학회인 ACM CCS에 국내 최초 논문 발표 -
전용 하드웨어를 사용하지 않고, 범용 하드웨어상의 소프트웨어만으로도 NIDS의 성능을 획기적으로 올려 네트워크 보안 분야에 커다란 지각변동이 예상된다.
우리 학교 전기 및 전자공학과 박경수 교수와 이융 교수팀이 국가보안기술연구소(소장 강석열) 배병철 팀장과 공동으로 범용 서버 상에서 수십 Gbps(초당 기가비트)의 성능을 낼 수 있는 소프트웨어 기반 네트워크 침입탐지 시스템인(이하 NIDS) "카거스(Kargus)"를 개발했다고 5일 밝혔다.
이 기술은 오는 10월 16일~18일 미국 노스캐롤리나주 롤리에서 열리는 美계산기학회(ACM) 컴퓨터 시큐리티 컨퍼런스(CCS, Conference on Computer and Communications Security)에서 발표될 예정인데 국내에서 나온 논문으로는 처음이다.
올해로 19년째를 맞이하는 ACM CCS는 보안 분야 세계 최고 학회로 10%대의 낮은 게재율 때문에 논문채택이 매우 어려운 학회로 유명하다.
네트워크 침입탐지 시스템(NIDS)은 패턴 매칭을 통해 네트워크로 유입되는 공격을 탐지하는 역할을 수행한다.
그러나 범용 컴퓨터 기반의 소프트웨어로 구현되는 기존 NIDS는 하드웨어 사양이 좋더라도 리소스를 효율적으로 사용하지 못해 10Gbps 이상의 초고속 네트워크에서는 적용되기 어려웠다.
KAIST 연구팀이 개발한 ‘카거스’는 1~2Gbps 수준에 머물던 기존 소프트웨어 NIDS의 성능을 메니코어(manycore) GPU, 멀티코어(multicore) CPU 등에 존재하는 하드웨어 병렬성과 여러 패킷을 한 번에 처리하는 일괄처리 방식을 활용해 획기적으로 성능을 끌어 올렸다.
그 결과 해커의 공격이 없는 일반적인 상황에서는 33Gbps, 100% 공격 패킷만 들어오는 경우에도 10Gbps 가까운 성능을 내는 데 성공했다.
또 이 기술의 가장 큰 특징 중 하나는 기존 공개 소프트웨어 기반 시스템인 Snort 탐지규칙을 그대로 활용해 상용화 가능성을 높였다는 점이다. 따라서 상용화에 성공할 경우 약 700만원 정도의 비용으로 수억 원에 달하는 전용 하드웨어 기반 NIDS를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
뿐만 아니라 10Gbps이상의 초고속 네트워크로 접속되는 기업, 정부, 교육기관의 네트워크는 물론 클라우드 서버팜이나 IP로 구동되는 LTE 백본망 등에 대한 공격을 저비용・고유연성을 지닌 소프트웨어 장비로 대비할 수 있을 것으로 전망된다.
박경수 교수는 “이번 논문 발표로 우리나라의 앞선 보안기술의 수준을 국내외에 입증했다”며 “이번 연구를 계기로 국내 보안기술관련 분야 연구진들의 사기를 북돋울 수 있는 기회가 됐으면 한다”고 말했다.
박 교수는 이어 “앞으로 국내 범용 서버 기반 네트워크 장비 시장에 활력을 불어넣는데 주력하겠다”고 강조했다.
한편, 이번 연구는 국가보안기술연구소와 교육과학기술부의 지원으로 수행됐다.
2012.09.05
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우성주칼럼 "착시"와 美의 과학
우성주 문화기술대학원교수가
아시아경제 2010년 11월 3일(수)자 칼럼을 실었다.
제목: [사이언스포럼] "착시"와 美의 과학
신문: 아시아경제
저자: 우성주 문화기술대학원교수
일시: 2010년 11월 3일(수)
기사보기: [사이언스포럼] "착시"와 美의 과학
2010.11.03
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장순흥칼럼 韓美원자력협정 윈윈의 길 있다
동아일보 2010년 4월 19일자에 장순흥 KAIST 교학부총장의 원전관련 칼럼이 게재됐다.
제목: 韓美원자력협정 윈윈의 길 있다
신문: 동아일보
저자: 장순흥 교학부총장
일시: 2010 / 4 / 19 (월)
칼럼보기
http://news.donga.com/3/all/20100419/27665772/1
2010.04.19
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KAIST, 베를린 공대와 복수학위제 시행
- 올 해부터 양교에서 매년 5명씩 학생 교환, 복수학위 수여 - 美 조지아공대, 산타바바라대와도 최종 서명 단계 - 네덜란드 델프트공대, 스웨덴 왕립공대, 덴마크공대, 노르웨이공대, 중국 칭화대, 일본 동경공대 등과도 협의 중 - 프랑스 에꼴폴리테크닉, 국립응용과학원(INSA), 독일 칼스루에 공대 등 기존 협정 맺은 유럽 명문대와는 학과간 복수학위 추진KAIST(총장 서남표)가 독일 베를린공대(TU Berlin)와 별도의 학위를 동시에 받는 복수학위제(dual degree)를 시행한다.
KAIST는 최근 베를린공대와 복수학위제 추진을 합의하고, 협약을 체결했다. 양교는 올 해부터 매년 최대 5명씩의 학생을 교환키로 했다. 복수 학위제는 학과간 협의를 통해 일정 조건을 갖춘 학생을 상대 대학과 1대 1로 교환하며, 이수 요건을 충족한 학생은 양 대학에서 별도의 학위를 수여받게 된다.
1770년 개교, 237년의 역사를 가진 베를린 공대는 28,344명의 재학생 중 외국인 학생이 5,829명으로 20%를 넘는다. 자연과학과 공학에 중점을 두고 인문학, 사회과학, 경제학 등 총 50개 이상의 과목을 개설하고 있다. 세계 최초로 전자현미경을 개발, 1986년도 노벨물리학상을 수상한 에른스트 루스카(Ernst Ruska) 등 다수의 유명 과학자를 배출하기도 했다.
KAIST는 글로벌 캠퍼스를 위해 세계 유명 대학과의 복수학위제를 적극 추진해 오고 있다. 美 조지아공대(GIT)와는 협약서 서명만을 남겨두고 있으며, 산타바바라대(UCSB)와도 관련 협의가 곧 마무리될 예정이다. 중국 칭화대와는 우선 몇몇 첨단 분야를 대상으로 복수학위를 실시키로 합의했으며, 일본 동경공대와도 조만간 협정을 체결할 예정이다.
이미 학교간 MOU가 체결된 프랑스 에꼴폴리테크닉(Ecole Polytechnique), 국립응용과학원(INSA), 독일 칼스루에(Karlsruhe)공대 등과는 학과간 복수학위제를 추진 중에 있으며, 이탈리아 밀라노공대, 네덜란드 델프트공대, 스웨덴 왕립공대(KTH), 덴마크공대(DTU), 노르웨이공대(NTNU) 등과도 복수 학위를 추진하고 있다.
이광형(李光炯) KAIST 교무처장은 “전 세계적으로 동아시아 지역에 대한 관심이 높아지면서 KAIST에 대한 세계 대학들의 관심도 높아졌다”며, “학생과 학부모들이 큰 관심을 가지고 있는 이 제도를 지속적으로 확대 추진할 예정이다. KAIST 학생들이 외국대학에서 수학할 수 있는 기회를 넓혀주는 동시에 우수한 외국학생도 유치하여 KAIST가 세계적인 대학이 되도록 하겠다”고 설명했다.
<해설>복수학위(Dual Degree) 제도는 협력학교가 각기 자기의 교과과정을 가지고 있으며, 학생이 양교에서 수학하여 졸업요건을 충족시키면, 양교로부터 각각 학위를 받는 제도이다. 이는 협력학교가 하나의 교과과정을 공통으로 수립하고, 하나의 학위를 공동으로 수여하는 공동학위(Joint Degree)와는 다른제도다.
2007.03.15
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우성일 교수, 새로운 고속 연구 기법 개발
박막 재료 분야의 연구 기간, 연구비 수십 배 절감
美 국립과학원회보 인터넷판에 지난 9일 게재
생명화학공학과 우성일(禹誠一, 55 / 초미세화학공정연구센터소장) 교수팀이 연구 성과를 극대화할 수 있는 고속 연구 기법을 개발, 지난 9일(화) 저명학술지인 美 국립과학원회보(PNAS) 인터넷 판에 게재됐다.
禹 교수팀은 박막 재료 분야 연구 공정을 단축하기 위해 서로 조성(혼합비율)이 다른 박막을 한번에 수십 내지 수천 개를 만들고, 구조 분석과 성능 평가를 10배 이상 빠르고 정확하게 할 수 있는 고속 연구 기법을 개발했다. 이 연구 기법은 연구 기간과 연구비를 종래보다 수십 배 이상 줄일 수 있는 획기적인 방법이다.
전자재료, 디스플레이, 반도체 관련 제품에서 박막 재료의 특성이 최종 제품 품질을 결정한다. 한 가지 기능성 박막을 제조, 분석, 성능 평가 하는데 평균 2주 이상 걸린다. 원하는 박막재료를 성공적으로 만들기 위해서는 수천 번 이상의 실험이 필요하다.
기존 박막 제조 장치는 기상화학증착법, 스퍼터링(SPUTTERING), 물리증착법, 레이저휘발법 등 고진공을 요구하는 고가 장비다. 이 장비로 다양한 조성의 박막을 제조하기 위해서는 한 개에 수백만원씩 하는 타겟(고체 원료물질)과 1g에 수십만원씩 하는 전구체(휘발성을 가지는 유기금속화합물)가 필요하다. 수만 개의 다양한 조성을 가지는 박막 제조에는 막대한 실험비가 들어간다.
禹 교수팀은 새로운 고속 연구 기법을 이용, 고진공이 필요 없고 컴퓨터와 로봇에 의해 자동화된 ‘조합 액적 화학 증착’ 장비를 개발했다. 이 장비는 기존 장비에 비해 가격이 1/5 정도 저렴하고 유지 보수도 간편하다.
이 장비는 고가의 원료 물질 대신 저렴한 시약을 사용한다. 원하는 조성을 만들 수 있는 시약을 물이나 적당한 용매에 녹인 후 고주파를 가하여 수 미크론 크기의 액적(미세한 액체방울)을 만든다. 이 액적들을 질소로 움직여서 박막을 만들고자 하는 기판 위에 떨어뜨린 후 후속 열처리를 통해 원하는 조성의 박막을 만든다. 이때 박막 시료의 크기를 그림자 마스크를 사용하여 밀리미터 크기로 만들며 이동속도가 조절되는 마스크로 증착 시간을 조절하면 다양한 조성의 박막을 한번에 수십 내지 수백 개를 만들 수 있다. 이 장비로 박막 제조에 필요한 재료비는 100g에 수만 원 정도로, 종래방법의 1/100 내지 1/10로 줄일 수 있으며, 연구기간은 수십 분의 일로 줄일 수 있게 된다.
禹 교수는 “이 새로운 연구 기법을 박막 재료 분야 연구뿐만 아니라 기존 연구 방법으로 발견하지 못한 핵심 에너지, 재료, 건강 분야 소재 개발에 광범위하게 활용하면 큰 효과를 가져올 것이다.”라고 말했다.
‘조합 액적 화학 증착’ 장비는 현재 국내 특허를 출원하고 일본과 독일에 국제 특허를 출원중이다. 이 장비는 주문 생산에 의해 일반 연구자들에게도 제공할 예정이다.
2007.01.31
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처칠 교수, 국제인명사전 등재
화학과 처칠(David G. Churchill, 34) 교수가 국제인명사전인 美 마르퀴스 후즈후(Marquis Who"s Who)의 후즈후 인 더월드(who"s who in the world) 2007년 판에 등재됐다.
美 콜롬비아 대학에서 유기금속화학 및 배위화학을 전공한 처칠 교수는 지난 2004년 7월 외국인교수로 KAIST 화학과에 부임했다.
처칠 교수는 미국화학회와 한국화학회 정회원으로 56편의 논문을 발표하는 등 우수한 연구실적을 인정받고 있으며, 최근에는 각종 신경계 독성물질을 금속과 결합시켜 이를 감지, 해독해 내는 연구를 수행 중에 있다.
2006.11.07
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