아주대학교 연구진이 빛을 활용해 '고순도 금속 나노 입자'를 대량 생산하는 길을 제시했다. 향후에 인공 감각 센서와 같이 정밀 감지 기능이 필요한 분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.

13일 아주대학교는 박성준 교수(전자공학과·지능형반도체공학과) 연구팀이 빛 기반 액상 레이저 절삭 기술(Laser Ablation in Liquids, LAL)을 통해 고순도 금속 나노 입자를 화학 반응 없이 대량 생산하는 전략을 제시했다고 밝혔다.

고순도 금속 나노 입자는 '인공 감각 센서'의 성능에 핵심적인 역할을 한다. 입자는 외부 자극에 대한 감도와 반응 속도를 높이고, 복잡한 신호 환경에서도 안정성을 유지하도록 돕는다. 

'인공 감각 센서'는 인간의 오감 등 자극을 전기 신호로 변환하는 장치로, 최근 메타버스·확장현실 기술·의료 웨어러블 기기 등 첨단 분야에서 필수적인 요소로 떠오른 장치다. 

다만 기존의 나노 입자 합성 방식은 고온의 진공 장비를 요구하거나, 화학 반응에 의존한다는 한계가 있었다. 공정이 복잡하고, 나노 입자의 순도도 낮아서 대량 생산이나 상용화를 하기에는 어려웠다. 

이에 아주대 연구팀은 화학 반응 없이도 입자를 합성할 수 있는 '액상 레이저 절삭(LAL)'에 주목해 대안을 제시했다. 기존에는 시간당 수백mg 수준에 머물렀던 입자 생산량을 8g 이상으로 대폭 늘릴 수 있어 실제 산업에도 적용될 것으로 기대된다.

또 아주대는 이번 성과는 촉매나 전기화학 분야에만 국한됐던 LAL 기반 금속 나노입자를 전자 산업 전반에 확장했다는 점에서 의미가 크다고 강조했다. 전자 피부(E-skin), 웨어러블 기기 등 첨단 기술에도 적용할 수 있어 전자 산업에 새로운 방향을 제시했다는 설명이다.

박성준 아주대 교수는 "이번 성과는 단순한 신기술의 소개를 넘어, 차세대 스마트 센서 및 뉴로모픽 시스템의 상용화를 좌우할 수 있는 '빛 기반 나노제조 기술'의 전환점이 될 것"이라며 "국내외 소재·센서 산업 전반에 중대한 이정표가 될 수 있는 내용"이라고 말했다. 

이어 "금속 나노입자의 장기 저장 안정성과 합성 최적화 등 상용화를 위한 후속 연구가 반드시 병행돼야 한다"며 "기초 나노기술이 실제 산업으로 이어질 수 있는 전략적 로드맵이 필요하다"고 강조했다. 

한편 이번 성과는 지난 7월 '레이저 합성법 기반 금속 나노 입자를 활용한 차세대 인공 감각 시스템 개발'이라는 제목의 리뷰 논문으로 저명 학술지 '인터내셔널 저널 오브 익스트림 매뉴팩처링'에 게재됐다.

[ 경기신문 = 안규용 기자 ]