College Of Engineering
서울공대 이야기
서울대 권성훈 교수팀,
초미세사이즈 미로문양제작 기술 개발
 
다양한 자기조직화 방식의 구조물 구현, 물리적 복제방지 가능
- 4차 산업시대의 보안 분야 기술 강화를 위해 활용 기대


▲ 서울대 전기정보공학부 권성훈 교수
 
서울대 공대(학장 이건우)는 전기정보공학부 권성훈 교수와 경희대 전자전파공학과 박욱 교수 공동 연구팀이 수십에서 수백 마이크로미터의 아주 작은 크기에서 미로와 같은 복잡한 패턴을 원하는 모양으로 자기조직화 할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.
 
기존 리소그래피 공정으로 복잡한 삼차원 구조물을 만들기 위해서는 비용이 비싸고 시간이 많이 걸려, 최근에는 이차원 구조물을 삼차원 구조물로 변환하는 방법이 주목을 받고 있다. 그 중 주름짐 현상을 활용한 자기조직화 방식은 복잡한 문양의 방향성과 위치를 조절하기 어려워 1차원이나 헤링본 패턴 등 단순한 형태에 머물렀다.
 
연구팀은 주름짐 현상을 통해 미로처럼 복잡한 패턴을 가지는 구조물을 아주 작은 크기에서 원하는 방향으로 제작할 수 있는 새로운 자기조직화 방법을 개발했다. 주름을 유도할 수 있는 작은 홈들이 새겨진 폴리머 기판을 만들고, 그 표면을 실리카로 코팅했다. 그 후 이를 건조과정을 통해 수축시켜 폴리머 기판과 실리카 필름 사이의 부정합 변형으로 주름 패턴을 만들어낸 것이다.
 
전체 방향성은 가이딩 구조물인 작은 홈을 통해 결정이 된다. 예를 들어 홈을 바둑판 모양으로 만들면 직각 문양이 제작된다. 하지만 같은 방향성에서도 각 특징들은 예측 불가능하다. 따라서 같은 가이딩 구조이면서도 각각의 고유 패턴을 가진 구조물로 변환시킬 수 있다. 특히 방향성이 서로 다른 미로 패턴들을 동시에 한 구조물 안에 구현하는데 성공했다.
 
권성훈 교수는 "개발한 기술은 자기조직화 방식으로 만들어 낼 수 있는 구조물의 다양성을 넓힐 뿐 아니라, 고유하면서도 복제 불가능한 키를 생성할 수 있는 물리적 복제방지 기술"이라며 "4차 산업시대의 핵심이라 할 수 있는 보안 분야에서 보안 강화를 위한 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대한다"고 연구의 의의를 설명했다.
 
기존의 링클링을 활용한 자기조직화 기술들에서는 서로 다른 방향성을 가지는 주름 패턴들을 한 구조물안에 구현하는 것이 불가능하였으나, 가이딩 구조물의 디자인만으로 이를 쉽게 가능하도록 했다. 링클링을 이용하기 때문에 한 가지 가이딩 구조물을 이용해서 전체적인 방향성은 같지만 서로 다른 패턴을 가지는 고유한 구조물을 만들어낼 수 있다. 이러한 구조물은 같은 재료, 같은 공정 방식을 사용하더라도 같은 구조물을 다시 만들어 낼 수 없기 때문에, 복제 불가능한 키를 생성할 수 있는 물리적 복제방지로 활용할 수 있다.
 
연구 성과는 미래창조과학부와 한국연구재단의 미래유망융합기술파이오니어 사업과 산업통상자원부의 신성장동력장비경쟁력강화사업의 지원을 받아 수행됐다. 또한 국제 학술지인 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’의 지난 6월 30일자에 게재됐다. 

▲ 자기조직화를 통한 표면 패턴 형성: 미세한 홈들로 이루어진 폴리머 구조물(왼쪽)의 표면을 실리카로 코팅해 건조시키면 폴리머와 실리카 사이에 발생하는 부정합 변형으로 인해 표면에 주름 패턴(오른쪽)의 자기조직화가 이뤄진 그림

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