현재 조선대학교 광나노소재연구실 책임교수로 재직하고 있는 손홍래 교수는 지난 2003년 조선대 화학과 교수로 부임하면서 처음 이 연구실을 열었다. 화학, 물리, 공학을 바탕으로 광학적 특성을 가지고 있는 실리콘 나노소재를 이용, 차세대 화학 및 생물센서를 개발하는 것을 목표로 2004년 7월부터 2007년 6월까지 3년간 교육과학기술부 주관 지역혁신인력양성사업을 ‘광반도체 센서 개발’이라는 과제명으로 수행하는 등 학술진행재단 및 한국과학재단의 다양한 사업에 참여하고 있다. 또한 광반도체 센서용 소재를 개발하는 ‘피코테크’를 창업, 지난 2005년 중소기업청이 주관하는 기술혁신개발사업에 채택돼 폭발물 및 화학신경제를 탐지하는 센서 디바이스 시작품의 상용화를 적극 추진하고 있다.

▲ 손홍래 교수의 다양한 연구경험 및 실력을 통해 광나노소재연구실은 지난 2003년부터 현재까지 다수의 지속적인 국책연구 프로젝트를 수행함으로써 그 위상을 높이고 있다.

손홍래 교수가 진행하고 있는 실리콘을 기초로 한 유기 및 무기 나노소재의 합성 및 이들의 응용에 대한 연구는 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫째 실리콘을 함유하는 유기금속 고분자의 나노입자 또는 나노응집체를 이용한 센서분야와 둘째 반도체 재료로 사용되는 단결정 실리콘 웨이퍼를 전기화학적으로 시작하여 그로부터 얻어지는 다공성 실리콘의 광학적 특성을 이용한 센서의 개발이다. 최근 손홍래 교수는 화학신경제를 10 ppb(part per billion) 이하의 농도를 감지하는 데 성공했고 생물분자인 면역단백질 avidin 또는 streptavidin을 20 pmol(10?¹²mol)까지 감지하는 데 성공했다. 손홍래 교수는 “이러한 기술들은 곳곳에서 발생하는 폭발물 테러에 대해 폭발물과 화학신경제 등을 미리 감지, 테러로 인한 인명피해를 예방하는데 목표를 두고 있습니다. 현재 폭발물과 화학신경제를 탐지하는 센서칩 개발은 완성단계에 있으며 더 나아가 바이오센서 칩 연구개발으로도 연구영역을 확대하고 있습니다”며 이곳에서 수행하고 있는 연구의 필요성과 의의를 밝히고 있다.

유명 드라마를 통해 전 세계에 기술 알려
지난 1997년 미국 위스콘신-매디슨 대학에서 실리콘화학의 대가인 로버트 웨스트 교수로부터 박사 학위를 받고 이듬해 캘리포니아-샌디에이고 대학에서 M.J.세일로 교수로부터 5년간 박사 후 연구원으로 재직하며 센서 분야에 응용되는 실리콘 나노소재를 연구, 개발한 바 있는 조홍래 교수는 이미 실리콘을 비롯, 화학적 반응을 토대로 한 센서분야에 12개 국내외 특허를 보유하고 있을 만큼 이 분야에서 출중한 실력을 갖추고 있다. 또한 최근 개발한 기술을 미국의 한 벤처기업이 상품화함으로써 매년 거액의 로열티를 보장받고 있으며 이 기술은 미국 인기 드라마 <CSI:마이애미>에도 소개돼 전 세계적으로 큰 주목을 받은 바 있다. 광나노소재연구실에서 이룩한 연구 업적들은 이렇게 전 세계적으로 소개되는 것 외에도 국내에서 아직 연구개발이 미흡한 실리콘 나노소재를 이용, 폭발물 및 화학신경제 탐지 센서칩을 제작한다는 점과 이를 디바이스까지 직접화 한다는 점에서 의미가 깊다. 초극미량의 물질을 감지할 수 있는 센서는 분석물질과 상호작용으로 인한 신호를 전기적 또는 광학적 변화로 인해 감지할 수 있다. 나노소재의 경우 저분자 유기형광감지체보다 안정적이고 광학적 특성 또한 매우 우수하기 때문. 특히 생채에 가장 안전한 실리콘을 바탕으로 한 센서의 개발은 가장 이상적이라는 것이 업계의 평가이다.

▲ 손홍래 교수는 단지 연구에서만 그칠 것이 아닌 상용화를 통해 사회에 널리 보급해야 한다는 생각을 가지고 있다.

‘피코테크’를 통해 국내 국방 과학기술 세계적인 우위 점하도록 노력할 예정
손홍래 교수는 단지 연구에서만 그칠 것이 아닌 상용화를 통해 사회에 널리 보급해야 한다는 생각을 가지고 있다. 지난 2003년 8월 조선대학교 창업보육센터에 광반도체 센서용 소자를 개발하는 ‘피코테크’를 창업한 손 교수는 이곳에서 폭발물 및 화학신경제를 탐지하는 센서 디바이스 시작품의 상용화를 진행하고 있다. 이곳에서 개발된 폭발물 및 화학신경제 탐지센서 칩 및 시작품은 방위사업청에서 주관하는 2008년 제3회 국방 신기술 소개회에 참가한 많은 관계자들로부터 큰 관심과 함께 기술성을 인정받았으며 이 소개회를 통해 현재 방위사업청 주관 신개념기술 시범사업의 후보로 채택된 상태이다. 손홍래 교수는 이 자리에서 “신개념기술사업은 우수한 민간기술의 채택을 통해 국방 과학기술의 수준을 한층 높일 수 있는 좋은 계기를 마련하고 있습니다. 앞으로 피코테크는 이러한 사업에 적극 동참해 한국의 국방 과학기술이 세계적인 우위를 점할 수 있도록 최대한의 노력을 아끼지 않을 것입니다”고 밝혔다.

손홍래 교수의 다양한 연구경험 및 실력을 통해 광나노소재연구실은 지난 2003년부터 현재까지 다수의 지속적인 국책연구 프로젝트를 수행함으로써 그 위상을 높이고 있다. 또한 참여연구원으로 구성된 대학원생들의 연구 능력도 타 대학원생들보다 뛰어나다는 평가를 받고 있다. 현재 3명의 박사과정생과 5명의 석사과정생들이 실리콘 나노센서 소재 연구개발에 박차를 가하고 있는 이곳 광나노소재연구실. 이곳의 다음 행보가 어떨지 자못 궁금해진다. NM