나노 세계 물방울 움직임 실시간 포착…"반도체 제조 기술 수준 높일 것" 작성일 12-02 27 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BZCzrp5TLt"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="85224298aeede1f0fde979035857a61500bac12773dc8766b68d77efe62c19b0" dmcf-pid="b5hqmU1yi1" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="물방울 이미지. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/02/dongascience/20251202142753312bjpz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="qur0c1YCJF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/02/dongascience/20251202142753312bjpz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 물방울 이미지. 게티이미지뱅크 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="cae54cb6e944d44d5d926b22099555a9f7fa6f14c483050b8fc74ff7aa9ec59d" dmcf-pid="K1lBsutWR5" dmcf-ptype="general">KAIST 연구진이 나노 크기의 물방울을 실시간으로 직접 관찰하고 물방울의 모양을 기반으로 접촉각을 계산하는 기술을 개발했다. 반도체 제조 과정에서 물 등 액체가 어떻게 퍼지고 움직이는지 관찰하는 것이 중요하다. 연구성과는 차세대 에너지·전자 소재 개발을 위한 핵심 분석 기술이 될 것으로 보인다. </p> <p contents-hash="28ee7b59c8c6ba4f186c40a5b7203ac814ec72fa9953c8f2ef41ac5eb44f2adf" dmcf-pid="9tSbO7FYMZ" dmcf-ptype="general">KAIST는 홍승범 신소재공학과 교수 연구팀이 임종우 서울대 교수팀과 공동으로 원자간력 현미경(AFM)을 이용해 나노 크기의 물방울을 실시간으로 직접 관찰하고 물방울의 모양을 기반으로 접촉각을 계산하는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.</p> <p contents-hash="94efe868edde62b97d3f0fcd94d9719e0f1410bd32425773fb19a3162545b90e" dmcf-pid="2FvKIz3GRX" dmcf-ptype="general">수소 생산 과정에서 물방울이 표면에서 잘 떨어져야 기포가 막히지 않고 수소를 더 빠르게 만들 수 있다. 반도체 제조에서도 물이나 액체가 표면에 얼마나 고르게 퍼지는지, 얼마나 빨리 마르는지가 공정 품질을 좌우한다.</p> <p contents-hash="212aa4305922ea0ea09fe10a714f881c0fdb673015642a7f6d53ffde46315706" dmcf-pid="V3T9Cq0HiH" dmcf-ptype="general">하지만 물이나 액체가 표면 위에서 어떻게 퍼지고 움직이는지 특성을 뜻하는 '젖음성'을 나노 크기에서 직접 관찰하는 것은 지금까지 기술적으로 거의 불가능해 연구자들은 대부분 추측에 의존해야 했다. </p> <p contents-hash="4265bfd7960e0cde8bf5ed508c9bcc3f10417b964c1879c86186d7eddc966490" dmcf-pid="fDivMCwaLG" dmcf-ptype="general">최근 젖음성을 분석하는 데 나노 크기에서 정밀하게 측정하는 것이 중요해지고 있다. 수밀리미터 크기의 큰 물방울을 사용하는 기존 방식은 한계가 있다. 표면의 물이 잘 스며드는 친수성, 물이 잘 안 퍼지는 소수성을 잘 알 수 있었지만 나노 단위에서는 물방울 자체가 너무 작아 기존 방법으로는 그 형태를 직접 관찰하기 어려웠다.</p> <p contents-hash="f62299d0b0b8f5df2167edd7b84ab95fac3010d0bfb97a1761076b0ab52e9086" dmcf-pid="4wnTRhrNdY" dmcf-ptype="general">연구팀은 공기 중 수증기가 얼지 않는 온도로 표면을 부드럽게 냉각해 자연스럽게 나노 물방울이 맺히도록 유도했다. AFM의 비접촉 모드로 물방울을 관찰해 물방울의 원래 형태를 그대로 촬영하는 데 성공했다. 나노 물방울은 민감해 탐침이 닿기만 해도 변형되기 때문에 정밀한 제어가 필수적이다.</p> <p contents-hash="7ef695edcfde0a530bdf3f5e4c0379fa096f555a6dffe0270459cdba83d4e30d" dmcf-pid="8rLyelmjeW" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술을 강유전 물질 리튬탄탈레이트(LiTaO₃)에 적용했다. 리튬탄탈레이트는 정밀 전자·광학 소자용 결정 소재다. 그 결과 물질의 전기적 방향(분극)에 따라 나노 물방울의 접촉각이 달라지는 차이를 처음으로 확인했다. 큰 물방울에서는 보이지 않던 이 차이는 나노 물방울이 표면의 전기적 상태에 매우 민감하다는 점을 보여준다.</p> <p contents-hash="20bda5fa0e9c37de6df3661ec4d10c1a623ed6e13aaa52adfd0b94c798590a8f" dmcf-pid="6moWdSsARy" dmcf-ptype="general">연구팀은 수소 생산을 돕는 수전해 촉매(NiFeLDH)에도 적용해 단일 나노 물방울을 관찰했다. 관찰 결과는 촉매 표면에서 물이 어떻게 반응하는지 이해하는 데 도움을 준다. 특히 기포가 얼마나 잘 떨어지는지와 같은 촉매 성능 분석에도 활용될 수 있다.</p> <p contents-hash="7dbe424de51b0a556a7412ff8f2ca52a06a2082fe9de6a4672d7b8d67452ae68" dmcf-pid="PsgYJvOcdT" dmcf-ptype="general">연구를 통해 나노 물방울의 실제 모습을 눈으로 확인할 수 있게 되면서 물방울이 표면에 얼마나 잘 붙고 떨어지는지를 정밀하게 분석할 수 있게 됐다. 수소 생산 촉매, 연료전지, 배터리, 반도체 공정처럼 액체의 움직임이 성능을 결정하는 여러 첨단 기술에 즉시 활용될 수 있을 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="b1ca4442ef771cc7ec94827c17541e5ace531ddb69e24b74396d538441fffff9" dmcf-pid="QOaGiTIknv" dmcf-ptype="general">홍승범 교수는 “연구는 원자간력 현미경으로 나노 크기의 물방울을 직접 시각화하고 접촉각까지 측정할 수 있음을 보여준 중요한 사례다”며 “그동안 볼 수 없던 나노 세계의 물방울 동작을 실시간으로 관찰할 수 있게 되면서, 차세대 에너지·전자 소재 개발을 위한 핵심 분석 기술로 자리 잡을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="31fb355bf9dcf02c3bc08f353ef9706af6c7fcf01a80a9a260c12ea3abfe90a0" dmcf-pid="xINHnyCEiS" dmcf-ptype="general">정의창 KAIST 신소재공학과 박사과정생이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 미국화학학회(American Chemical Society, ACS)에서 발간하는 신소재·화학공학 분야의 학술지인 ‘ACS 응용소재 및 인터페이스(ACS Applied Materials and Interfaces)’에 10월 17일 자로 출판됐다. </p> <p contents-hash="1534555e9231d0491114e89415e073934072b1fd14c6fea7d37df8e7f8be19a9" dmcf-pid="yV0d5xfzdl" dmcf-ptype="general"><참고자료><br> -DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.5c14404 <br> </p> <p contents-hash="f852e0262636bdd06d1e1a9984cd3d03ed0abd1e4b7553ff07ed4a014100da03" dmcf-pid="WfpJ1M4qdh" dmcf-ptype="general">[이채린 기자 rini113@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘쿠팡 국적성’ 도마 위…“미국법인이라 한국 이용자 가볍게 보나” 국회 직격탄 12-02 다음 “SBA 지원 우수기업 성과를 한 자리에” 2025년 서울창업허브(2)투게더 12-02 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
