단결정은행 설립 목적
고체물리학, 재료, 신소재 관련 연구자들에게 있어서 가장 어려운 문제는 필요한 시료의 마련이다. 대부분의 연구자들은 시료를 사서 쓰거나 다른 연구자들의 실험 후 남은 시료를 일부 협조를 받아 사용하는 것이 일반적이다. 그러므로 연구자가 원하는 시료를 구하는 일이 용이치 못하여 원하는 대로 임의의 원소를 복합하기는 매우 어려운 상황이다. 또한 어떤 경우에는 여러 대학에서 같은 물질을 동시에 개발함으로 인해 장비비, 시약재료비, 인건비 등이 중복으로 투자되기도 한다.
이러한 관점에서 한 연구실에서 전문적으로 결정시료를 총괄적으로 육성하고 공급한다면 결정육성시설과 경험이 없는 연구자들을 지원할 수 있고 또한 중복투자를 막을 수가 있다. 이러한 System을 구성하는데 가장 큰 문제점은 전담 요원의 확보이다. 대학원생들은 대학원 과정의 Course work과 자신의 논문준비 등으로 외부 연구지원을 한다는 것은 거의 불가능한 상황이었다. 그뿐 아니라 결정 성장에 관한 지식이 어느 정도 확보되면 졸업을 하기 때문에 결정성장 기술의 지속성이 결여되었다.
그래서 결정성장전담 요원을 두어, 유전체 단결정 은행에서 유전체 관련 단결정을 총관리하고 비교적 많은 수요의 결정을 대상으로 집중 육성하여 시료를 확보해두며 또한 연구자의 주문에 의해 단결정을 육성해 줌으로써 연구효율을 높임과 동시에 여러 연구자들로부터 신소재에 대한 다양한 정보를 수집하여 연구자간의 정보 및 시료공유를 가능케 할 수 있다.
본 단결정은행은 수년간의 결정성장경험을 바탕으로 이러한 시료제작에 어려움을 겪는 다른 연구자들을 지원하는데 그 근본적인 목적을 두고 있다. 구체적인 목적은 다음과 같다.
이러한 관점에서 한 연구실에서 전문적으로 결정시료를 총괄적으로 육성하고 공급한다면 결정육성시설과 경험이 없는 연구자들을 지원할 수 있고 또한 중복투자를 막을 수가 있다. 이러한 System을 구성하는데 가장 큰 문제점은 전담 요원의 확보이다. 대학원생들은 대학원 과정의 Course work과 자신의 논문준비 등으로 외부 연구지원을 한다는 것은 거의 불가능한 상황이었다. 그뿐 아니라 결정 성장에 관한 지식이 어느 정도 확보되면 졸업을 하기 때문에 결정성장 기술의 지속성이 결여되었다.
그래서 결정성장전담 요원을 두어, 유전체 단결정 은행에서 유전체 관련 단결정을 총관리하고 비교적 많은 수요의 결정을 대상으로 집중 육성하여 시료를 확보해두며 또한 연구자의 주문에 의해 단결정을 육성해 줌으로써 연구효율을 높임과 동시에 여러 연구자들로부터 신소재에 대한 다양한 정보를 수집하여 연구자간의 정보 및 시료공유를 가능케 할 수 있다.
본 단결정은행은 수년간의 결정성장경험을 바탕으로 이러한 시료제작에 어려움을 겪는 다른 연구자들을 지원하는데 그 근본적인 목적을 두고 있다. 구체적인 목적은 다음과 같다.
결정시료의 제공
- 결정시료, 박막시료, 박막용 타겟, 박막용 기판 결정, 분말시료 등등
- 결정성장을 위한 환경시원 : 시약제공, 증류수 제공
결정성장을 위한 장치의 개발
- 수용액 장비, Czochralski 장비, PLD, MBE, 나노분말 제조장비 등
기초 물성 분석 지원 서비스
- 열팽창 측정 (TMA, TMA/SS), 열분석 (DSC, DTA, TG), 유전율 측정
- 구조 및 표면분석 (XRD, AFM, 편광현미경분석)
- 성분분석 (AA, ICP, XRF)
결정소재에 대한 정보 제공
- web을 통한 자료 제공
- 책자 및 결정성장 강의록 제공
절단, 가공, 연마
- Cutting, 결정축에 따른 절단, optical polishing
결정학적 구조 조사 지원
- Cubic, tetragonal, othorhombic 등 결정계 및 point group 조사 및 구조 지원
대중 과학 교육 지원
- 한국결정성장콘테스트 매년 개최
- 대중을 위한 소재 관련 일반 강연 년 약 15회
단결정의 특성 및 이용 범위
단결정 소재는 가정의 가스렌지에서부터 생활 주변의 여러 센서들과 컴퓨터분야, 이동통신분야, TV 영상분야, 광통신, 군사장비, 의료장비에 이르기까지 그 중요성이 이미 입증되었다. 최근 개발되는 첨단 장비, 광학장비, 통신장비 등에는 유전체 단결정 소재가 반드시 핵심소재로서 중요한 역할을 하고 있다. 구체적으로 유전체 단결정은 그 특성에 따라 인접 채널의 신호를 정형화하여 화질 및 음질을 양호하게 하는 밴드 패스 필터(BPF) 인 무선통신기용 SAW 필터, 2차 고조파 발생(SHG) 광도파로 소자개발, 광집적소자 설계, 적외선(IR) 센서 개발, 마이크로파/밀리미터파 소자개발 등에 중심적 역할을 하고 있다. SAW 필터는 TV의 영상 IF용 필터로 개발되어 세계적으로 컬러 TV, VTR 및 BS 튜너 등에 적용되고 있다. 또한 이동체 통신기기의 소자로 무선전화기의 소형, 경량화에 크게 기여하고 있다. 이미 국내에 천오백만 대 판매를 돌파하였다는 휴대폰 등의 이동통신매체 속에도 핵심부품으로 LiTaO3와 같은 단결정 소재가 SAW 필터용 기판으로 사용되고 있다 이동체 통신분야에서의 전세계적 수요는 1997년 2억 8800만개, 2000년에는 5억 6800만개로 증가될 것으로 예측되고 있다. 적외선 센서는 구조물의 열설계, 열손실 측정, 화재탐지, 고온에서의 공정제어 등 산업용, 인체의 표면과 내부의 열분포를 측정하여 각종 질병을 검진하는 의료진단, 환경계측, 군사용 등 실제 응용 및 용도가 지속적으로 증가하고 있다. 최근 통신기기가 소형, 경량, 저전력화 함에 따라 마이크로파/밀리미터파 소자개발을 위한 많은 연구가 행하여지고 있으며 이에 부응하여 마이크로파 통신소자의 특성을 향상시키기 위한 유전체 (강유전체) 단결정의 기판의 필요성이 증대되고 있다.
미국의 Crystal Technology사의 경우는 LiNbO3 단 한종의 결정에 대해서만 년간 1000억의 수익을 얻고 있으며 중국의 경우는 값싼 인건비를 주무기로 수백 명 이상의 연구자 및 종사자를 둔 상해 규산염 연구소등에서 대량으로 단결정을 육성하여 전세계에 공급하는 체제를 갖추고 있다. 그리고 일본에서는 수백의 유전체 단결정관련 기업이 있어서 대학 및 연구소와 밀접한 연관을 가지고 체계적 연구를 추진하고 있으며 독일, 영국 등의 유럽국가와 폴란드, 체코 등의 동구권의 국가들도 유전체 소재의 중요성을 깊이 인식하고 이에 대한 연구지원과 투자를 아끼지 않고 있다.
이러한 국제적 추세로 보아 국내에서 이 분야의 연구지원을 소홀히 한다면 장차 다가올 소재 점유의 전쟁에서 패배국이 될 것은 분명하며 나름대로의 독창성과 체계적 지원을 통한 자생력을 길러야 할 때이다. 이러한 점에서 특수연구 소재은행은 매우 효과적이고 발전적인 연구과제이며 이 과제를 바탕으로 타 연구자들의 연구지원은 물론이며 연구산업화와 연계될 수 있는 기회로 활용하여야 할 것이다
미국의 Crystal Technology사의 경우는 LiNbO3 단 한종의 결정에 대해서만 년간 1000억의 수익을 얻고 있으며 중국의 경우는 값싼 인건비를 주무기로 수백 명 이상의 연구자 및 종사자를 둔 상해 규산염 연구소등에서 대량으로 단결정을 육성하여 전세계에 공급하는 체제를 갖추고 있다. 그리고 일본에서는 수백의 유전체 단결정관련 기업이 있어서 대학 및 연구소와 밀접한 연관을 가지고 체계적 연구를 추진하고 있으며 독일, 영국 등의 유럽국가와 폴란드, 체코 등의 동구권의 국가들도 유전체 소재의 중요성을 깊이 인식하고 이에 대한 연구지원과 투자를 아끼지 않고 있다.
이러한 국제적 추세로 보아 국내에서 이 분야의 연구지원을 소홀히 한다면 장차 다가올 소재 점유의 전쟁에서 패배국이 될 것은 분명하며 나름대로의 독창성과 체계적 지원을 통한 자생력을 길러야 할 때이다. 이러한 점에서 특수연구 소재은행은 매우 효과적이고 발전적인 연구과제이며 이 과제를 바탕으로 타 연구자들의 연구지원은 물론이며 연구산업화와 연계될 수 있는 기회로 활용하여야 할 것이다