누에고치 추출 단백질, 나노 단위 공정에 활용

벤젠, 불산 계열의 유독 화학물질 대체용으로 관심 집중

[아시아경제 정종오 기자]인류의 역사와 함께 해 온 누에코치에서 추출한 천연 실크 단백질이 나노 수준의 공정에 사용할 수 있는 길이 열렸다. 반도체 칩 제작을 비롯해 그동안 나노 수준의 공정에는 벤젠, 불산 등 유독 화학물질이 사용됐다. 앞으로 친환경적 제작 공정이 가능할 것으로 기대된다.

김성환 아주대 에너지시스템학·물리학과 교수가 제1저자로 참여한 이번 논문은 세계적 권위지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 3월23일자에 온라인 게재됐다. 이번 논문은 그린 나노 공정 물질로서의 실크에 대한 것으로 '실크를 활용한 수성 전자빔 리소그래피(All-water-based electron-beam lithography using silk as a resist)'라는 제목이다. 미국 터프츠대학 의공학과 오메네토 교수팀이 함께 참여했다.

나노 소자를 만들기 위해 첫 단계 공정에 활용되는 리소그래피 방식에는 전자빔이나 빛에 반응하는 레지스트(resist)라는 물질이 필수적이다. 김 교수팀은 천연 실크를 레지스트로 활용했다. 현재 반도체 칩 제작을 비롯한 나노 수준 공정에는 벤젠이나 불산 계열의 유독 화학물질이 쓰이고 있다. 이 점은 그동안 나노 기술을 바이오 분야에 응용하는 데 있어 넘어야 할 한계였다.

김 교수가 이번 논문을 통해 누에고치에서 추출한 천연 실크 단백질을 나노 수준의 공정에서 사용할 수 있으며 그 과정에서 수반되는 물질은 오직 물 뿐으로 친환경적이고 생체학적 공정이 실현 가능함을 보여줬다. 실크의 전자빔 리소그래피용 레지스트 물질로서의 성능이 기존 상용화된 인위 합성 레지스트에 비해 뒤처지지 않음을 확인했다. 나노 공정에서 전자빔 리소그래피 방식에 실크를 이용했을 때 기존 레지스트와 동일한 수준인 10나노미터 단위까지 패터닝(patterning)이 가능하다. 이처럼 현상력이 뒤지지 않을 뿐 아니라 누에고치의 70% 이상을 그대로 활용할 수 있어 비용 측면에서도 경쟁력이 있다.

김 교수는 "최근 친환경적 나노 소자 구현을 위한 기반 물질로서의 실크에 대한 연구가 활발히 이뤄져 왔다"며 "이번 논문은 실크라는 천연 소재가 나노 기술(NT)과 정보 기술(IT)뿐 아니라 바이오 기술(BT)까지 융합할 수 있는 기반 물질임을 보여줬다는데 그 의의가 있다"고 말했다.