‘사물의 가장 바깥쪽, 또는 윗부분’ 혹은 ‘계면 중에서 한 쪽 상이 기체인 경우, 기체-액체 및 기체-고체 계면’. '표면'이라는 단어에 대한 사전적, 화학적 정의다.
쉽게 말하여 일상적인 물체의 표면은 우리 눈에 보이는 물체의 껍데기에 해당된다. 표면분석이라 함은 이러한 물체 표면의 성분 및 구조 등을 분석하는 것이다. 이러한 표면분석 기술은 반도체, 디스플레이와 태양전지 등 첨단산업의 제품 개발에 핵심적인 역할을 한다. 즉 표면분석은 반도체 공정의 주요 측정 분석 기술의 하나이며 그 정확도와 신뢰도 향상은 반도체와 태양전지의 성능에 큰 영향을 미친다.
좀 더 가까운 예를 들어보자. 우리 몸의 피부는 외부 환경으로부터 인체를 보호하는 인체의 표면이고 세포막은 인체 구성 위인 세포의 표면이다. 그러한 생체 표면의 성질을 분석하는 것 또한 표면분석의 연구 대상이 될 수 있다. 따라서 최근 부상하고 있는 바이오 및 의료 분야에서도 표면분석은 매우 중요한 역할을 하고 있다.
한국표준과학연구원 표면분석측정클럽은 측정클럽 중에서도 규모나 참여도 면에서 독보적이라는 평가를 받고 있다. 적극적으로 참여하는 회원만도 300여명에 달하며 전체 회원수가 1600명을 넘고 있다. 기업과 대학, 연구소 등에서 거의 비슷한 비율로 참여하는 등 균형이 잡혀 있는 클럽이기도 하다. 또한 표면분석 국제전문가들이 함께 하는 국제표면분석심포지엄도 3년에 한 번씩 개최하는 등 해외 교류도 소홀히 하지 않는다.
◆태양전지, 표면분석기술 활용성 높아
우리나라 표면분석 기술은 1990년대 후반 반도체 산업의 성장과 더불어 급격히 발전해 왔다. 하지만 산업체에서의 표면분석장비 사용량 증가에 비해 관련 분석 기술은 충분히 뒤따르지 못했다는 게 솔직한 속사정이다. 산업계에서는 전문가들의 도움이 절실한 상황이었다. 이런 흐름에 발맞춰 한국표준과학연구원 나노표면그룹은 표면분석 분야의 문제를 함께 고민하고 해결해 내기 위한 방안으로 ‘표면분석 유저워크샵’을 개최함으로써 표면분석 분야 산학연 연구 교류의 물꼬를 텄다. 측정클럽이 출범하기 전인 2002년의 일이다.
그러다가 2005년경 조직이 개편됨에 따라 나노표면그룹이 첨단산업측정그룹으로 변경되면서 조직표 상에서 그 자취를 감췄다. 비록 표면분석 전담 부서가 없어졌지만 현장에서는 그 역할에 대한 요구가 크고 국가차원에서 표면분석 분야의 연구 교류를 이끌어가야 한다는 공감대가 형성된 상태였다. 이에 2006년부터 측정클럽 내에 표면분석측정클럽을 개설하고 매년 ‘표면분석 심포지엄’을 개최함으로써 그 활동을 이어나갔다.
표면분석클럽 간사 김경중 박사가 전하는 표면분석측정클럽의 출범 과정이다.
“다른 분야도 마찬가지겠지만 표면분석장비는 매우 고가이며 대부분 수입됩니다. 하지만 그러한 고가 장비의 활용 수준이 생각 외로 높지가 않아 데이터 해석에 있어 이 분야 전문가들의 도움이 필요합니다. 따라서 표면분석 클럽 내에서는 표면분석법에 대한 이론적 내용뿐 아니라 데이터 해석 방법, 장비 활용법과 측정 표준 등에 대한 교류를 진행합니다.”
요즘은 태양전지 분야가 반도체 산업을 이어 나갈 수 있는 첨단 산업으로 떠오르고 있다. 태양전지는 반도체 특성을 이용한 광전변환에 의해 전력을 생산하므로 반도체 산업에 활용되던 표면분석 기술을 그대로 활용할 수 있다. 김 박사에 따르면 차세대 반도체의 경우 그 크기가 점점 작아져 많은 부분에서 표면분석 기술이 도저히 따라갈 수 없는 한계에 다다른 반면, 태양전지는 보다 큰 크기의 소자 개발을 요구하므로 상대적으로 표면분석의 역할이 커지고 있다. 즉 차세대 반도체는 얼마나 작은 크기를 분석할 수 있는가라는 분석기술력이 생명인 반면 대면적 태양전지에서는 품질관리와 공정관리 차원에서 분석기술의 정확도와 신뢰도가 훨씬 더 중요한 상황이다.
김 박사는 이 같은 태양전지 현장의 수요를 감안하여 보다 정확한 박막태양전지 분석기술을 개발하고 표준화하여 산업체에 보급하려고 준비하고 있다.
“사실 다양한 분야의 산업체, 연구소 및 대학교의 표면분석 연구자를 한 자리에 모은다는 게 쉽지만은 않습니다. 하지만 워크샵과 심포지엄 등 표면분석클럽 활동을 통해 산업체가 표면분석의 새로운 솔루션을 찾아갈 수 있다는 점에 큰 보람을 느낍니다. 지금 전 세계적으로 신재생에너지 산업체가 어려운 상황이지만 표면분석 측정클럽을 통해 이러한 위기를 돌파할 해결책을 찾을 수 있도록 클럽 활동을 더욱 활발히 해나가도록 하겠습니다.”
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