Sub-micron에의 도전이 정밀공학이다 - 학회 공로상을 받아 감사하며.

메카트로닉스(Mechatronics)
기구(機構, Mechanism)와 전자공학(Electronics)의 합성어. NC(수치제어) 공작기계의 내부를 보면, 마이크로컴퓨터와 같은 여러 전자부품을 사용하여 그것이 기계부품인지 전자부품인지 분간하기 어려울 정도의 기구이다. 말하자면 기계의 기구학과 전자공학이 합친 융합 기술인 것이다. 컴퓨터가 생기면서 새로 생긴 학문이고 기술이라 할 수 있다. 나는 1968년 한국과학기술연구소(현 KIST)에 입소하면서 처음으로 메카트로닉스를 우리나라에 도입한 장본인이다. 지금도 이 분야 일을 하고 있다. 한국정밀공학회는 이 분야의 연구자들이 설립한 학회이다.

정밀공학은 정도(精度)혁명 학문이다.
첨단(尖端)산업의 발전에 꼭 필요한 것이 있다면 그것은 정밀공학이다. 이견은 있을 수 있으나 나는 이렇게 생각한다. 왜냐하면 지금의 첨단 기술은 전자공학(Electronics)기술이 고도화하면 할수록 그것을 뒤받쳐주는 기술이 필요하다. 반도체 제조공장을 보면 나는 이 공정이 아버지와 어머니라는 생각을 한다. 내가 일본의 FANUC의 연구소 생산기술 소장시절에 서울대 계측제어공학과 교수 일행이 FANUC사의 첨단 기술의 실체를 견학하러 온 일이 있다.
그들은 반도체의 제조공정이 첨단 기술의 꽃이라면, 초LSI는 생각만 해도 머리가 어지러워지는 많은 관련 초정밀ㆍ초미세기술에 의해 뒷받침되고 있음을 목격한 것이었다.
일본에 가기 전에는 나는 서울대학교에 제어계측공학과를 설립하기 위해 당시 전기공학과 교수인 고명삼 교수와 함께 정부를 움직이도록 많은 노력을 했다. 정부의 이해를 얻어 생긴 것이 제어계측공학과이었다. 1967년 일본에서 귀국해서는 KIST 자동제어연구실 실장시절엔 서울대 원자력공학과에서 제어 이론을 강의하고 있었다. 연구소에 자동제어가 있는데 왜 서울대학교에 자동제어공학과가 없느냐가 단시 나의 주장이었다. 정부에서 모임이 있을 때마다 나는 이러한 나의 소신을 고명삼 교수와 같이 주장한 것이었다. 그런 과정이 있어 서울대학교에 제어계측공학과가 생기자 나는 제어계측공학과 신입생들에게 자동제어 강의를 하게 되었고, 그러던 중 일본의 FANUC에 스카우트되어 일본에 가게 된 것이었다. 이후 서울대학교에서는 자동화제어기술의 중요성을 이해해 동과에 ‘자동화기술 연구소’가 생기고 나도 발기인이 되어, “㈜리엔지니어링” 창립 대표로 있으면서, 객원교수로 ‘자동화기술 연구소’에서 매 토요일 새벽 첫 시간에 현대제어 과목을 대학원생에게 90분간 강의를 진행하였었다. 또한 강의시간을 20~30분을 남기고서는 ‘과학 철학’을 학생들에 소개하곤 하였다.

정밀공학 예를 들어보면 LSI 기판이 되는 단결정(單結晶) 실리콘의 순도는 소수점 이하 수자가 9개나 되는 정도를 요구한다(나노, 10-9). 그 표면의 매끄러움은 야구장 그라운드의 울퉁불퉁 한 평지를 5mm 이내 오차로 평평하게 하는 기술과 맞먹는 기술이라 하겠다. LSI는 실리콘 웨이퍼에 초미소의 불순물이 혼입됨으로 고도의 광학기술과 인쇄기술이 구사되어 순 실리콘 웨이퍼가 제조된다.
제조공정은 높은 청결도의 그린룸에서 행해진다. 반도체엔 먼지가 최대의 적이라 할 수 있다. 우리가 일선에서 일하던 때의 16DRAM의 선폭(線幅)은 5~1µ이었다. 담배 연기 정도의 먼지가 혼입되면 이 제품은 회로 간에 합선이 생겨 못쓰게 된다. 현재는 나노미터(nm: 10억분의 1ｍ를 가리키는 단위)시대이다. 제조공정이 보다 더 미세하고 엄격해졌음을 알 수 있다. 먼지 제거에는 ULPA (Ultra Low Penetration Air Filter) 100nm 크기의 초미세 입자를 99.999% 이상 여과할 수 있는 고효율 필터가 사용되고 있다. FANUC이 개발한 Ultra Precision Nano Machine, “Robonano ⍺-oiB”의 가공 정도 Measuring Resolution이 1nm이다. 이러한 첨단 기술 개발은 눈으로 확인 할 수 없다는 물질의 기본 단위 “원자”를 볼 수 있게 하였다. (Ref. FANUC, High-reliability and High- Performance Ultra Precision Nano Machine) 1981년 미국 IBM이 주사형 터널 현미경(STM: Scanning Tunnel Microscope)개발 당시, 나노기술을 이용한 최첨단 현미경이 IBM의 ‘게르트 비니히(Gerd Binnig, 독일)’와 ‘하인리히 로러(Heinrich Rohrer, 스위스)’에 의해 제작된 실험장치를 통해 효과가 인정되었으며, 그 결과 1986년 이 두 사람은 STM 기술을 완성한 공적으로 노벨 물리학상을 수상했다. (Ref. 이봉진, “나노기술의 세계”, 문운당, pp. 150~157, 2016) 부지(不知)의 물질의 기본원소라는 원자의 존재를 가상 하에 근대 문명이 생기게 되고 오늘의 문명을 이루어내는데, 정밀 기술의 전도 혁명으로 기술 문명화에 많이 기여를 하였다. 지금은 원자가 눈으로 보이는 시대이다. 그래서 원자를 탐구 해석하다 보니 그 속에 쿼크(Quark)라는 새 소자(素子)가 있음을 미국의 물리학자 ‘머리 겔만(Murray Gell-Mann)’이 그 존재를 증명해 입자물리학, 즉 현재는 양자역학 시대임을 밝힌 것이었다.

한국정밀공학회는 최첨단기술을 구현시키는 기술연구에 사명이 있다고 보고 있습니다. 학회에서 제게 수여해 주신 공로상에 대하여 학회 회원 여러분에 감사하며 이 글을 써 보았습니다. 쉬지 말고 자신의 택한 외길을 꾸준히 달려가기를 기대합니다. 차세대의 소자를 눈으로 확인 할 수 있는 정밀 기술인 “정도 혁명”을 우리 학회의 회원들 중에서 발견해 내기를 가슴깊이 기대합니다.
K-Precision Forever!