초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 나노종합기술원(NNFC)에 Drexel Univ. 산하 A.J. Drexel 나노재료 연구소(DNI)를 유치하여 미래유망 나노소재 가공기술 공동개발 연구센터를 설립(연구소장 Yury Gogotsi 교수 등 PI급 5명 참여). 동북아(한-중-미) 허브 구축, 지속가능 센터 기반 마련.
○ 나노기술 한계극복을 위한 10 nm급 이하의 초정밀 1차원 및 2차원 나노소재 구조제어 가공기술 및 나노구조현상 실시간 관찰기술, 초고감도 단일분자 감지소자, 고성능 에너지용 소재, water

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 나노종합기술원(NNFC)에 Drexel Univ. 산하 A.J. Drexel 나노재료 연구소(DNI)를 유치하여 미래유망 나노소재 가공기술 공동개발 연구센터를 설립(연구소장 Yury Gogotsi 교수 등 PI급 5명 참여). 동북아(한-중-미) 허브 구축, 지속가능 센터 기반 마련.
○ 나노기술 한계극복을 위한 10 nm급 이하의 초정밀 1차원 및 2차원 나노소재 구조제어 가공기술 및 나노구조현상 실시간 관찰기술, 초고감도 단일분자 감지소자, 고성능 에너지용 소재, water desalination 멤브레인, 3차원 나노구조화 응용 등 나노플랫폼 기술을 구축하고 1) 웨어러블 에너지 분야와 2) 센서/환경 분야 상용화를 위한 핵심 응용기술 공동개발.
○ 미래 나노인프라 나노소재 구조제어 가공-평가 플랫폼 및 다차원 나노가공 플랫폼 기술구축.
전체 내용
[유치 필요성]
○ 국가나노인프라(나노종합기술원)에 미래유망 첨단 나노소재 가공기술 플랫폼 구축, 웨어러블/ 에너지/환경 분야 및 4차 산업혁명 기반 나노기술 확보, 나노기술 상용화 적용에 효과적 기여
○ 나노소재 가공-평가 분야 동북아 허브역할 및 세계적 수준의 국가나노인프라로 도약
[공동연구 내용]
○ 미래유망기술 선점을 위한 나노소재 가공-평가 플랫폼 구축 및 핵심 응용기술 공동개발
○ 핵심 나노인프라 플랫폼 활용을 통한 산-학-연 국제 공동개발 활성화 및 전문 인력양성
○ 나노소재 구조제어 플랫폼 기술 구축 및 상용화 기술개발 적용
○ 미래 기술 응용 분야인 에너지, 센서, 에너지, 환경 분야로 개발된 소재/소자 적용 가능성 타진
○ 다양한 소재/차원 융합연구를 통해 플랫폼 개발영역확장, 해외기관과의 연구협력 강화
· 나노소재 구조 제어 및 응용공정 개발을 통한 웨어러블/에너지 응용기술 개발
· 나노소재 기반 센서/환경 응용기술 개발
○ 세계적 자문위원 및 사용자그룹 제도를 통한 센터운영 선진화
○ Drexel 대학의 세계최초, 최고 Co-Op 프로그램 도입을 통한 국제 공동 방문연구 활성화

1단계
목표
공동연구 센터구축 및 공동기술개발 기반구축
내용
해외 연구 기관과의 협력을 통해, 여러 가지 나노 소재, 구조의 개발 및 구조 제어, 차원 연구 등 기초 연구 플랫폼을 개발

2단계
목표
나노 플랫폼 구축 및 활용을 통한 원천기술 확보
내용
어러블, 센서기술, 그리고 현재 인류가 직면한 시급한 현안인 에너지, 환경 분야로, 개발된 나노 소재/소자 기술의 적용 가능성을 타진하고, 다양한 소재/차원 융합연구를 통해 플랫폼 개발 영역을 확장하여, 개발된 나노소재 및 구조를 실질적인 소자로의 응용공정 기술 개발

3단계
목표
상용화기술 개발 및 기술사업화를 통한 자립화 추진
내용
단계에서 개발한 응용기술들을 나노팹 인프라에 융합/적용하여 소자 성능을 극대화하고, 새로운 상용화 기술 플랫폼을 형성하며, 각 융합 기술들로부터의 시너지 효과를 창출, 기술 사업화를 통한 자립화 기반 구축.

연구개발성과
- 해외 우수기관 Drexel, SMU 대학과의 공동 기술개발을 통해, 1,2 차원 나노소재, 나노구조개발/응용 플랫폼 구축함.
- 6년간의 사업 수행 기간 동안 SCI급 논문 총 67편 게재 (목표 56편) 그 중, 국제공동연구논문 비율이 1단계 30%에서 2단계 48%, 3단계에서는 52%까지 증가하였음 (3단계 전체 비율 43%) 나노소재 구조제어를 위한 다각적인 기술적 접근과 시도를 통해, 특허 출원 42편 (목표 26편), 등록 16편 (목표 4편) 등 초기 목표치를 상회하는 기술적 성과 달성.
- 2021년도만 봤을때는, SCI급 논문 7편 게재 (목표 5편), 특허 출원 총 6편 (목표 2편) 특허등록 6편 (목표 1건) 달성함.
- DNI의 MXene 합성기술을 NNFC에 도입하고 이를 8인치 웨이퍼에 실현한후 e-beam 및 ion-beam을 통한 나노패터닝 공정을 적용하여 마이크로 슈퍼캐패시터를 제작하는데 성공함.
나노종합기술원이 보유한 우수한 Top-down 공정기술과 드렉셀대학교 유리 고고치(Yury gogotsi) 그룹의 MXene 소재 원천기술(Bottom-up)을 융합한 글로벌 공동 연구 성과물로 이는 해외우수기관유치사업의 최종 목표와 부합하는 결과물임. 본 연구성과는 2021년, 에너지분야 세계적인 학술지인 Nano Energy (IF : 17.9, JCR 재료과학 분야 상위 3% 이내)에 게재되었음.
- 또한, 1단계에서 개발된 MXene 플랫폼과 나노구조제어 기술을 바탕으로 2단계에서 실질적인 소자기술을 개발하여 새계적 권위의 학술지인 ACS Nano (재료과학분야 Top 저널) 게재 및 Editor’s choice에 선정됨. 전도성 MXene 박막을 활용하여 50-100 ppb 수준의 VOC 가스가 검출이 가능한 센서를 개발함.
- 새로운 신축성이 있는 이온폴리머를 개발하고 나노구조제어기술을 적용하여 피부 부착형의 초 안정성을 갖는 폐암환자 진단기술을 세계 최초로 구현함. 신축성 고분자 전해질을 통해 고안정성의 센싱 구동특성을 갖는 웨어러블 인공피부로 일상생활의 웨어러블 진단키트로 활용이 가능함. 성과를 인정받아 세계적 권위의 학술지인 Advanced Materials (재료과학분야 상위 1% 저널) cover에 선정됨.
- 무전해 도금을 통한 전도성 전기방사 나노섬유 제작과 ion milling 기술을 통한 센서, 투명전극, 투명발열체 상용화 기술개발을 위해 연구원 창업기업인 나노일렉트로닉스 업체와 (기술이전 : 2019.04.29)을 실시하고 대면적 나노도금 공정에 의한 고효율 발열필름 및 시제품 제작함.
- 해외참여기관인 SMU로부터 도입된 나노포어기술을 플랫폼화 하여 NNFC에 구축하였고, 2016년, 과제참여연구원 창업하여 (회사명: 앤아이디티, NIDT) 8인치 웨이퍼 레벨의 칩 센서를 대량 제작(700개/웨이퍼) 하여, 2019년 1억 8천만원의 매출을 포함하여, 5년간 3억 7천만원 가량의 매출을 거두었음.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 에너지, 환경, 센서, 웨어러블 소재 분야 미래유망 나노가공기술의 한계극복을 위한 신기술 도입 및 플랫폼 구축을 통한 나노인프라 기능 선진화와 동북아 허브 구축.
- 센터를 중심으로 구축된 나노플랫폼 기술을 활용하여, 나노가공 분야 국내외 산-학-연 네트워킹, 응용기술 공동개발 활성화.
- 본 기술원의 뛰어난 나노소재 가공 기술력을 바탕으로 한 에너지 저장소자의 전극재료의 대면적화와 3차원적 구조제작을 위한 다각적인 기술적 접근과 시도를 통해 본 기술원이 고성능 에너지 저장소자 개발을 주도적으로 이끌 수 있는 원동력을 확보하였고 이를 통해 국내외 타 연구기관과의 기술 교류 및 전수까지 가능하게 됨.
- 나노종합기술원에 나노소재구조제어 공정 플랫폼 기술을 구축함으로써, 대면적 및 저비용의 고해상도 나노 패턴 구조를 제작하고, 다양한 기업과 협력, 기술이전, 기술 상용화.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 제1장 연구개발 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 25
• 4. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 48
• 5. 목표 미달 시 원인분석 ... 209
• 6. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 210
• 7. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 214
• 제2장 기관유치 및 운영 ... 216
• 1. 해외연구기관 유치 목적 및 필요성 ... 216
• 2. 공동연구센터 운영 현황 ... 217
• 3. 해외연구기관의 협력 성과 ... 223
• 4. 해외연구기관 유치 노력 및 성과 ... 227
• 5. 공동연구센터 자립 및 활용계획 ... 231
• 6. 사업추진과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 231
• 붙임1. 해외우수연구기관유치사업 연차별 목표 및 달성도 현황 ... 232
• 붙임2. 해외우수연구기관유치사업 예산 확보 및 사용 실적 ... 260
• 붙임3. 해외우수연구기관유치사업 대표성과 ... 268
• 끝페이지 ... 277