찰나의 시간에 도전한다...펨토초 레이저 공정 기술 개발의 주역, 표준연 정세채 박사
표준연 정세채 박사
펨토는 소수점 이하의 ‘0’이 무려 14개다. 이는 1천조분의 1이다. 즉, 펨토초, 펨토m라고 하면 인간이 만들거나 측량할 수 있는 시간, 거리로서는 극한에 가까운 것이라 할 수 있다.
이 같은 펨토초 레이저 기술을 이용할 경우, 이제까지의 레이저를 이용하여 공정이나 수술을 할 수 있었던 정밀도를 뛰어 넘을 수 있는 획기적인 기술적 진보를 이룩할 수 있다.
또한 물속이나 일반 대기 중에서도 세포 하나만을 정밀하게 자르거나 구멍을 뚫는 조작을 할 수 있다. 세포 하나가 중요한 역할을 차지하는 기관을 수술할 경우, 획기적인 전기를 마련할 수 있게 된 것이다.
지금까지 수술용으로 사용된 레이저들은 대부분 ‘열’이나 자외선을 이용한다. 기존의 레이저는 출혈 없이 큰 조직을 수술할 때 사용할 수 있지만, 작은 세포 하나에 사용할 경우 세포가 죽거나 손상을 입게 되는 단점이 있다. - 또한 상대적으로 긴 시간 열을 가해 정밀하게 수술을 해야 하기 때문에 가공면 이외의 주변에도 열에 의한 손상이 불가피했다. 신경세포 하나의 크기는 10 ㎛도 되지 않는 작은 크기이기 때문에 열을 사용할 경우 주변 조직이 쉽게 타 버리게 된다.
하지만 펨토초 레이저를 사용할 경우 세포 한 개만을 선택적으로 절단하거나 구멍을 낼 수 있다. 또한 필요한 경우 암세포 등에 구멍을 뚫어 그 세포 하나에만 선택적으로 약을 투여하는 것도 가능하다.
최근 대부분의 첨단소재 및 부품은 두께가 매우 얇은 ‘박형’ 형태가 많이 사용되고 있다. 이러한 소재는 광학적·전기적으로는 고성능이지만, 경도가 높고 부서지기 쉬운 단점이 있다.
따라서 기계적, 화학적으로 손상 가능성이 매우 높은 종래의 공정 기술을 극복하고, 양산 공정을 확립하기 위해 초고속레이저 공정 기술의 적용이 필수적이다. 하지만 펨토초 레이저 기판 공정기술은 낮은 생산성이 문제로 지적되고 있다.
이에 정박사는 펨토초 레이저 가운데 출력은 서브 테라와트급으로 높지는 않지만 산업적으로 다양하게 응용할 수 있는 ‘초정밀 레이저 공정 기술 개발’에 초점을 맞춰 연구를 진행 중이다. 이러한 성과로 최근에는 생산성을 10배 이상 높여 기존의 한계를 극복한 기술개발을 통해 관련 특허를 출원 중에 있으며, 국제 학술지에 게재되기도 하였다.
정박사는 현재 펨토초 레이저와 나노기술을 활용하여 차세대 의료기기를 개발하는 ‘단세포수준 차세대의료기기 개발 및 실용화기술 개발’ 프로젝트를 수행하고 있다.
이외에도 유용식물자원의 확보를 위한 원천 기술이란 점에서 그 중요성이 부각되고 있는 고속-고효율 형질 변환 시스템을 자체적으로 개발하고자 노력하고 있다.
정세채 박사 약력
1986년 : 서울대학교 화학과 학사
1992년 : 서울대학교 화학과 박사
1992-1993년 : 한국표준과학연구원 박사 후 연구원
현재 : 한국표준과학연구원 전략기술연구부 미래신수요측정그룹 책임연구원
한국표준과학연구원 개요
국가측정표준 정점이며 가장 앞서가는 측정을 연구하는 대덕연구단지내의 출연연구기관입니다.
웹사이트: http://www.kriss.re.kr
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2012년 5월 3일 09:29