화학공학과 김진곤 교수 연구팀은 상온에서 압력을 이용해 테라급의 초고밀도 정보 저장이 가능한 고분자 소재 및 정보저장 기술을 개발하는 데 성공했다.
연구팀은 원자힘 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 탐침이 고분자 표면에 기계적 접촉을 함으로써 정보를 저장하는 기술을 바탕으로 폴리스틸렌-폴리노르말펜틸메타아크릴레이트(PS-b-PnPMA) 블록공중합체 박막 위에 상온에서 AFM 탐침에 압력을 가하여 나노 패턴을 제작할 수 있는 기술을 개발했다.
김 교수와 박사과정생 조아라 씨가 LG전자와 공동으로 진행한 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘리더연구자지원사업 창의연구(기존 창의적연구진흥사업)’의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 나노기술 분야의 세계적인 저널 <네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)> 9월 14일자 온라인판에 게재되었다.
이번에 개발한 기술은 2.54㎠ 당 1.03테라비트(Tb)를 저장할 수 있으며, 특히 350℃까지 가열해야만 제작이 가능했던 기존의 기술과는 달리 상온에서 압력만으로 패턴을 제작할 수 있어, 고온 성형에 따른 에너지 소비를 획기적으로 줄일 수 있는 친환경 기술이라는 점에서 주목을 받고 있다.
현재 차세대 테라급 정보저장소재 개발에 주력하고 있는 미국 IBM사의 연구기술은 정보저장에 따른 일련의 과정에서 고분자 필름에 유동성을 주기 위해 AFM 탐침에 상온 350℃까지 가열하는 장치를 사용하고 있다.
그러나 이 방법은 고온에서 사용 가능한 AFM 탐침을 제조하는 것이 어려울 뿐 아니라, 고분자 필름으로의 열전도가 0.3% 이하에 불과해 효율이 낮고, 온도 조절에 따른 에너지 소비가 많다는 단점이 제기되어 왔다. 연구팀은 이러한 단점을 극복하기 위해 폴리스틸렌 계열 블록공중합체를 자체 개발하고, 이 물질이 가진 ‘압력가소성’으로 상온에서도 초고밀도 저장소재를 개발할 수 있게 되었다.
이번 연구를 주도한 김진곤 교수는 “압력만으로 상온에서도 나노구조를 만들 수 있는 고분자 조립체를 이용하여 나노패턴을 손쉽게 만들 수 있게 되었다”며, “이번 연구 성과는 세계적인 기업들이 앞 다투어 개발하고 있는 고집적 정보소재 관련 기술의 토대를 마련했다”고 의의를 밝혔다.