수많은 액정분자로 구성돼 있는 LCD 모니터는 바탕화면에 검은색 점이 나타나면 모니터의 선명도가 떨어진다. 이런 현상이 나타나는 것은 액정 결함 또는 액정 구조물 때문이다.



그동안 액정 결함 문제는 고선명도, 광시야각을 가진 고화질의 액정 디스플레이를 구현하기 위해서 극복해야 하는 대상으로 인식돼 왔다. 하지만 오랜 연구에도 불구하고 그 구조가 매우 복잡하고 난해해 미해결의 주제였다.



김만원 고등과학원장(KAIST 물리학과 교수)과 최명철 박사과정연구원 등이 참여한 연구팀이 미국 캘리포니아 산타바바라 대학, 중국 충칭 대학, 독일 울름 대학과의 공동연구로 액정 결함의 구조, 크기, 배열을 제어하는 새로운 실험에 성공해 그 난제를 해결할 실마리를 발견했다.



연구의 핵심인 ‘마이크로채널’은 마이크로미터(μm) 크기의 깊이와 폭을 가지는 미세한 통로(channel) 형태의 구조를 말하는데, 반도체 식각(蝕刻) 방법에 의해 제작된다. 김 교수팀은 바로 이 마이크로채널이 액정결함의 구조, 크기, 배열 등을 결정한다는 새로운 사실을 발견했다.



김만원 교수팀은 “마이크로채널을 통해 액정결함의 구조와 배열을 제어함으로써 LCD(액정 디스플레이)의 선명도를 향상시킬 수 있는 새로운 가능성을 제안했다”면서 “이 연구는 항암치료나 유전병 치료에 사용되는 약물 전달체(carrier)로 응용하기 위한 연성 물질이 제한된 공간에서 어떻게 작용 할 지를 다룬 것이다”고 밝혔다.



암이나 유전병 치료를 위해 투여하는 약물은 암세포와 같은 유해한 세포뿐만 아니라 건강한 세포까지 죽여 환자의 건강에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 약물을 병든 세포에 효과적으로 전달하기 위해 약물을 감싸는 약물 전달체에 대한 연구들이 최근 진행되고 있다.



액정 결함과 약물 전달체의 구조는 유사하기 때문에 액정 결함 구조에 대한 연구를 통해 약물 전달체의 구조를 밝혀낼 수 있다. 최근 이 약물 전달체로서 액정 결함 구조와 유사한 구조물에 대한 연구가 진행되고 있다. 따라서 액정 결함 구조의 연구를 통해 약물 전달체의 구조를 밝혀내면, 약물이 환자의 건강한 세포를 죽이지 않고 병든 세포만을 국부적으로 죽이는 효과적인 치료방법이 가능하게 된다.



연구결과는 ‘제한된 공간에서 액정결함구조의 정렬된 패턴에 대한 연구’라는 제목으로 저명한 과학 저널인 미과학원보(PNAS)에 게재됐다. 이 연구는 IMT-2000 과학기술부 ‘출연기금 기술개발지원사업’과 ‘국제공동연구사업’의 지원으로 이뤄졌다.



/김홍재 기자 ecos@ksf.or.kr