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지금은 최첨단 화학재료 시대!

혹자는 지금 시대를 ‘규석기(硅石器)시대’ 또는 ‘신(新)신석기시대’라 부른다. 오늘날 산업에서 반도체가 차 지하는 비중이 워낙 크다 보니 반도체의 원료인 규석(실리콘)에 빗댄 것이다. 규석은 지천에 널린 모래에서 추출한다. 모래를 가공해 순금보다 비싼 반도체를 만드는 셈이니 모래는 어쩌면 ‘현대판 연금술’의 가장 중요 한 재료인지도 모른다. 전자재료계의 멀티 플레이어, 압전세라믹스 제로 반도체 등 전자소자를 만드는 데는 여러 가지 전자재료가 필요하다. 예를 들어 메모리나 마이크로프로 세서 같은 반도체 소자는 단결정 실리콘으로 만든다. 실리콘 결정의 배열 방향이 같은 단결정을 사용하는게 기술의 핵심이다. 반면 디스플레이 소자는 다결정 실리콘을 활용한다. 분자가 무작위로 배열된 다결정 실리콘에서는 전자의 이동속도가 단결정 실리콘의 1000분의 1~100분의 1로 느리지만 디스플레이 소자로서는 충분한 속도이므로 이들을 유리 위에 증착해 사용한다. 전자세라믹스 중 압전세라믹스는 최근 가장 각광받는 전자재료 중 하나다. 압전세라믹스는 기계적인 힘이 나 충격을 전기신호로 바꾸거나 거꾸로 전기신호를 기계적인 운동으로 바꾼다. 벽걸이형 스피커에는 대개 이런 압전세라믹스가 들어 있다. 압전세라믹스에 전기를 흘리면 전기가 회로를 따라 흐른 뒤 진동을 일으킨 다. 여기에 진동판을 달면 떨림이 전달돼 소리가 발생한다. 안경이나 목걸이를 세척하는 초음파 세척기에도 전기를 가해 발생하는 진동을 이용해 초음파를 발생시키는 압전세라믹스가 들어 있다. 최근에는 진동을 감지하는데 압전세라믹스를 쓰기도 한다. 디지털 카메라로 사진을 찍을 때 촬영자의 손이 떨려 화면이 흔들리는 경우가 있다. 압전세라믹스를 디지털 카메라에 장착하면 손이 떨리면서 생기는 기계적 진동을 감지해 손떨림 방지 장치를 작동시켜 화면의 떨림 을 줄인다. 또 스키 플레이트에 압전세라믹스를 넣으면 스키 판이 진동하는 현상을 감지하고 이와 반대되는 진동을 인위적으로 만들어 스키를 타는 사람이 느끼는 진동을 완화시킨다. IC칩=화학+나노 그런데 이런 전자재료를 개발하기 위해서는 아주 정교한 초미세화학공정이 필요하다. 영화 ‘터미네이터3’에는 미래에서 파견된 최첨단 로봇인 터미네트릭스, 일명 T-X가 붕대에 묻은 피를 맛본 뒤 피의 주인이 그가 찾고 있는 미래의 지도자 존 코너임을 알아내는 장면이 나온다. T-X는 피 한 방울의 유 전정보를 빠른 시간 안에 분석하고 내장돼 있는 데이터베이스를 활용해 순간적으로 그 주인을 찾는다. 실제로 이런 일이 가능하기 위해서는 조그만 반도체 칩에 모든 분석기능이 들어있어야 한다. 수많은 전자회 로가 하나의 칩 위에 있는 집적회로를 만드는 공정은 최첨단 미세 화학기술 없이는 불가능하다. 이 때문에 최근 화학과 나노기술이 결합한 나노화학이 새로운 전자재료 개발의 ‘원료’로 떠오르고 있다. 2003년 고분자 과학자인 헤럴드 켈러는 나노기술을 이용해 두 번 다시 광택 낼 필요가 없는 구두를 개발했 다. 아시아산 연꽃 표면이 특이한 배열을 갖고 있다는 점을 응용해 신발에 더러운 때가 붙는 현상을 막는 스 프레이를 만든 것. 현재 IC칩이 사용되는 대표적인 제품은 스마트카드다. 스마트카드는 말 그대로 카드를 이용해 신분을 증명 하고 돈을 지불하며 자신의 정보를 보호할 수 있는 ‘똑똑한’ 카드를 말한다. IC칩은 마이크로프로세서를 내장 하고 있어 컴퓨터, 휴대전화 등 다양한 디지털 기기를 제어하는 핵심 부품으로 자리 잡고 있다. 특히, 최근 디지털 기기의 크기가 점점 작아지면서 나노기술을 활용한 새로운 소형 IC칩의 개발 필요성이 커 지고 있다. 일례로 25나노미터급 전자회로를 만들면 손톱만한 IC칩 대여섯 개에 수백만 명의 데이터를 저장 할 수 있다. 머지않아 쇼핑에서부터 금융 결제, 신분 확인까지 IC칩이 들어 있는 카드 한 장으로 해결할 날 이 올 것이다. 출처: 한국바스프
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