나노기술을 접목한 실리콘 재료로 국가의 신성장동력 만들 것
나노기술을 접목한 실리콘 재료로 국가의 신성장동력 만들 것
  • 박경보 기자
  • 승인 2015.10.19 17:36
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[이슈메이커=박경보 기자]


 

나노기술을 접목한 실리콘 재료로 국가의 신성장동력 만들 것 

차세대 태양전지에 이어 열전발전 시스템 개발에 총력

 


 

 

 

지구 온난화와 화석에너지 고갈 등으로 인해 전 세계는 경제적이고 효율적이면서도 재생 가능한 신에너지를 개발하기 위해 국가적 노력을 다하고 있다. 신에너지 개발이 곧 국가 경쟁력 발전으로 이어지는 모양새다. 이러한 움직임 속에서 최근 국내 대학 연구팀이 차세대 실리콘 나노선 태양전지 기술 개발에 성공한데 이어, 공장 폐열을 회수해 전기를 만들어내는 친환경 기술인 ‘산업용 폐열회수 열전발전’ 시스템 개발을 위해 정부와 나서면서 화제가 되고 있다. 포항공과대학교 창의IT융합공학과 백창기 교수가 그 주인공이다.   



차세대 비대칭형 수직 실리콘 나노선(Nanowire) 태양전지 개발 성공 

백창기 교수가 임태욱 교수, 김기현 박사와 함께 상용 평판 태양전지 보다 최대 2.7배, 기존 나노선 태양전지보다는 최대 1.4배 효율을 끌어 올린 비대칭형 수직 실리콘 나노선 태양전지 기술을 개발해 관련 학계에 큰 관심이 쏠리고 있다. 백창기 교수 연구팀은 기존 나노선의 효율을 한층 더 높이는 방법에 집중해 그 결과 나노선의 상단부 직경을 넓게 하고 하단부 직경을 좁게 만드는 비대칭 구조로 설계하면 반사율이 높아져 태양전지가 빛을 흡수하는 양을 극대화할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 나노선 태양전지 기술 확보 과정에서 수직 나노선 어레이 제작기술에 대한 다양한 원천특허(국내등록 4건, 국제출원 9건)를 보유하게 돼 하향식 나노선 기술을 기반으로 한 저가 차세대 실리콘 열전소자 및 광소자 기술 연구의 기반을 마련하게 됐다는데서 학계는 상당한 의의를 두고 있다. 
 

  백창기 교수는 “저의 연구는 기술의 상용화와 신 시장 개척을 염두에 두고 있는데, 지난 15년간의 뚝심을 지닌 연구가 이제야 조금씩 빛을 보게 되는 것 같습니다”라고 이번 성과에 대한 소감을 전했다. 백 교수는 이번 연구 성과가 ‘실리콘은 오래된 물질’이라는 편견을 없애고 실리콘이라는 소재가 미래기술에 활용될 수 있는 가능성을 보여줬다고 평가했다. 그는 이번 연구를 토대로 차세대 반도체 후속사업으로도 연계될 수 있도록 최선의 노력을 다할 예정이다. 
 

  또한 백창기 교수는 이번 태양전지개발과정에서 획득한 나노공정기술을 기반으로 정부주관 다부처 공동기획 대상사업인 ‘산업용 폐열 회수 열전발전 시스템’의 연구개발을 준비 중에 있다. 미래창조과학부 주재의 ‘다부처 공동 기술협력 특별위원회’ 대상 사업 9건 중 미래대비기술로서 선정된 이번 사업은 유일한 대학주관 사업이라는 점에 주목할 만하다. 앞으로 5년간 총 100억원의 예산을 정부로부터 지원받을 예정이다. 백 교수는 “본 사업은 원천 신기술에 기반한 세계최고수준의 나노반도체 기술로, 실리콘을 재료로 한 저가 열전소자와 고효율 열전발전용 전력변환장치 및 발전시스템 통합 개발 측면에서 차별성이 큽니다”라며 힘주어 말했다. 백 교수에 따르면 산업공정 및 소각로 폐열에너지를 활용해 전력생산을 하게 되면 저가전력제공을 통한 기업의 경쟁력강화, 기업의 탄소배출권 확보 및 신에너지사업이 창출될 수 있을 전망이다. 요즘 주목받고 있는 국가차원의 온실가스 저감전략으로도 활용 가능하다는 것이 그의 설명이다.

  

  

기본에 충실한 연구로 실패를 두려워 않는 젊은 공학자

백창기 교수의 주요 연구분야는 실리콘 재료를 기반으로 나노기술을 접목한 차세대 반도체, 신에너지, 바이오센서기술이다. 백 교수는 지난 2000년부터 당시 국내에서는 생소한 연구분야였던 플래시메모리에 대한 연구를 접하게 되면서 현재의 위치까지 오게 됐다. 2000년대 초반 학생 신분으로 삼성전자반도체사업부의 최첨단 연구과정에서 기여를 했던 경험도 갖고 있는 백창기 교수는 “공학에도 과학이라는 기초가 없으면 더 깊은 일을 할 수 없다”라는 지도 교수의 말에 3년 반 동안 전산모사기 개발을 하면서 그간 놓쳤던 기초과학과 현대과학의 필수인 양자역학을 공부하게 됐다. 그는 이러한 과정이 융합적이고 새롭지만, 기초에 근간한 튼튼한 아이디어를 만들 수 있는 토대가 되었다고 생각한다고 회상했다. 연구는 세상과 별개가 아니라는 생각을 하며 살아왔다는 백창기 교수는 인간의 행복하고 안전한 삶에 대한 해답을 찾다보면 모든 사람들이 바라는 기술로 이어질 것이라고 믿는다고 전했다.
 

  연구는 기본에 충실하게 매진하는 것이 가장 중요하다고 역설하는 백 교수는 실현성이 없는 무모한 도전이 실패를 하더라도 얻는 것이 있음을 연구팀에 항상 강조하고 있다. 그는 ‘성실히 끊임없이, 오늘도 하루를 헛되지 않게’ 라는 생각으로 한번 도전한 부분에 대해 실패를 하더라도 결과가 아닌 과정을 생각한다면 우리만의 기술이 생기게 된다는 믿음을 갖고 있다. 그는 이러한 생각을 기반으로 연구팀원들과 끊임없이 브레인스토밍을 하고 이를 전산모사(TCAD)를 통해 구현, 실현가능성을 파악 한 후 독자기술화 하는 방식으로 연구를 진행하고 있다고 밝혔다. 뿐만 아니라 세계적인 추세에 따라 다학제적 사고와 융합적 연구를 토대로 ‘Fast mover’가 될 수 있도록 노력하고 있다는 그다. 
 

  백창기 교수는 언제나 재미있는 문제를 잘 만들어 다른 이들이 참여할 수 있는 터전을 만들어 주는 사람이 되고자 노력한다. 이러한 그의 자세는 애플사의 스티브잡스가 말했던 “창의력은 연결하는 능력이다”라는 말과 맞닿아 있다. 백 교수는 누구나 같이 풀 수 있는 문제를 만들어 내는 것이야 말로 우리나라를 넘어 인류의 행복을 위한 공학도로서의 지침이라 굳게 믿고 있다. 실리콘에 기반한 나노기술 분야에서 세계적인 성과를 거두고 국가의 신성장동력을 창출해 국가에 이바지하고 싶다는 백 교수의 말처럼 그가 대한민국 신에너지 산업을 짊어지고 선도해나가길 응원해 본다. 


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