KISDI 이슈리포트(07-02)
「나노전자소자기술 정책동향과 과제」

‘post-CMOS 시대’ 나노전자 기술연구
창의적 ‘bottom-up’방식 정부지원 시급

“나노입자·나노튜브·나노와이어·나노벨트 등
새로운 나노구조 소재 응용기술 적극 투자 필요”

나노기술이 21세기를 창조해 나갈 핵심기술 중 하나임은 주지의 사실이며, 특히 IT 분야의 기술혁신을 선도해 나갈 기반기술의 역할을 할 것으로 기대되고 있다. IT 관련 나노기술의 개발은 새로운 전자소자의 제조방법을 제공하기 때문에, 원천기술과 신소재를 기반으로 신개념 소자기술을 확보함으로써 IT 분야 경쟁력 강화에 중요한 의의를 지닌다. 특히 반도체 분야에 있어서 실리콘 기반의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)는 2015년 경 기술발전의 한계에 도달할 것으로 예상되고 있으므로 세계 유수의 반도체 업체들은 post-CMOS의 기술적 대안을 나노전자소자기술에서 찾고 있다. 우리나라도 이 분야에서의 경쟁에서 승자가 되지 못하면 우리의 반도체 산업도 post-CMOS 시대에는 경쟁력을 상실할 가능성이 크다.

이에 대해 정보통신정책연구원(KISDI 원장 석호익)은 나노전자소자기술의 의의와 정책동향 및 과제에 대한 이슈리포트를 발간했다.

KISDI 미래전략연구실 손상영 연구위원 등은 KISDI 이슈리포트(07-02) ‘나노전자소자기술 정책동향과 과제’에서 나노전자소자기술의 요소기술을 나노 CMOS 소자기술, 단전자(single electron) 소자기술, 스핀(spin) 소자기술, 화합물 반도체 나노전자 소자기술, 반도체 나노점 소자기술, 분자 소자기술, 나노 튜브/선 소자기술로 분류하고 각 요소기술별로 기술개발 현황과 개발 과정에서의 특징과 난제들을 제시했다. 또한 각 분야별로 연구개발 정책동향과 특징, 그리고 문제점들을 지적했다.

이러한 분석을 바탕으로 다음과 같은 정책과제들을 제안했다.

첫째, bottom-up(상향식) 추진방식에 의한 bottom-up(자기조립) 기술연구에 대한 지원 강화이다. 나노전자소자의 제조공정 방식은 큰 물체를 리소그라피(lithography)와 에칭(etching) 등의 방법으로 나노 규모의 크기로 줄이는 top-down(미세가공) 방식과 화학적 공정 방법으로 원자, 분자의 수준에서 물질을 합성해 나노 규모의 크기를 제조하는 bottom-up방식으로 구분된다. top-down 방식의 기술은 단기적으로 상용화될 수 있기 때문에 민간기업이 집중적으로 투자하는 분야이다. 반면 bottom-up 방식의 기술은 단기적인 성과를 기대하기 어려운 기술이기 때문에 기업이 투자를 꺼리는 분야이나 post-CMOS의 기술적 대안을 찾을 수 있는 장기적으로 유망한 분야이다. 따라서 미국, 일본 등 선진국에서는 정부가 bottom-up 방식의 기술개발에 집중적으로 투자하고 있다. 그러나 우리나라의 경우 정부도 기업도 top-down 방식의 기술개발에 집중하고 있는 형편이다. 따라서 기초적이고 창의적인 bottom-up 나노전자 기술 연구에 정부의 보다 적극적인 지원이 요망된다. 연구개발의 기본형태도 자유공모형인 bottom-up(상향식)방식을 위주로 하는 것이 바람직하다.

둘째, 새로운 나노구조 응용기술 개발의 지원이다. 나노점 등 새로운 나노구조를 응용하여 나노 전자소자를 구현하는 기술이 국내 일부 대학의 연구소를 중심으로 활발히 진행되고 있다. 국내 여건과 선진국 동향을 고려할 때 우리나라도 나노입자, 나노튜브, 나노와이어, 나노벨트, 나노점 등 새로운 나노구조를 갖는 소재 응용기술에 적극적인 투자를 할 필요가 있다. 이 분야에서는 아직 해결하지 못한 여러 가지 기술적인 난제들이 존재하는데 이러한 문제는 많은 연구팀들이 다양한 아이디어를 가지고 경쟁적으로 해결하는 것이 바람직하며, 경쟁적인 연구를 위해서는 동일 또는 유사 과제를 복수의 연구팀이 수행하도록 지원하는 것도 고려할 필요가 있다.

셋째, 원천기술 개발에 있어 단기적인 성과관리를 지양하자는 것이다. 국가 주도의 기술개발 정책은 기획 단계에서부터 선택과 집중의 원칙을 적용해 일차적으로 기업의 수요를 고려, 과제를 선정하고 국가에서는 단기적 실적위주로 과제를 관리하는 경향이 있다. 이러한 기술개발정책은 일반적으로 모험적이고 원천적인 연구를 추진하기에 적절하지 않다. 또한 모험적인 연구개발에 있어서는 실패를 용인하는 연구개발 환경이 조성돼야 한다.

넷째, 원천기술에 대한 산·학·연의 공통된 인식제고와 역할분담이 필요하다. 기초 및 원천 연구를 담당하게 되는 대학 및 연구소와 이를 적용해 산업화를 하는 기업체간에 연구 분야 및 목표에 대한 공유가 필요하다. 이러한 맥락에서 산·학·연이 함께하는 공동의 추진체계를 확립 하는 것이 절실히 필요하며 정부가 그런 분위기를 조성하는 역할을 할 수 있다. 민간기업이 투자하기 어려운 5년 이상의 장기를 요하는 모험적 원천기술의 개발은 정부출연연구소, 벤처, 대학 등을 아우르는 수행체계를 구축해 국가 주도로 추진하는 것이 바람직하다. 대학은 소재나 기초 물성, 신공정 분야, 출연연은 소자설계/제작/공정 기술 분야, 그리고 벤처나 기업연구소는 소자 신뢰성 및 회로 설계/제작 분야를 담당해 post-CMOS 시대를 대비해야 한다.

문의 : 미래전략연구실 손상영 연구위원(02-570-4330, sonnsye@kisdi.re.kr)