고분자나노공학과는

2024년 고분자소재공학전공에서 고분자나노공학과로 개명
2017년 IT융합부품소재 혁신을 통한 4차 산업혁명 이노베이터(Innovator) 양성을 목표로 신소재공학부 고분자소재공학전공으로 시작하여 2024년도에 나노고분자 중심의 교육과정 개편과 함께 독립 학과로 출범합니다. 고분자나노공학과는 미래중추산업인 유연반도체, 고선명 디스플레이, 전기자동차, 신재생에너지에 적용되는 나노고분자의 고성능화, 다기능화, 복합화, 그리고 친환경화 등 융복합화 기술을 다루는 나노고분자 융합학문을 교육합니다. 앞으로 나노소재기술(NT), 바이오소재기술(BT), 전자정보소재기술(IT), 그리고친환경소재기술(ET)을 선도하는 창의적이고 혁신적인 고분자나노공학 전문인 양성을 위해 노력하겠습니다.

고분자나노공학과 진출분야

고분자는 마치 목걸이처럼 많은 수의 반복단위가 화학적으로 결합된 높은 분자량의 물질입니다. 이러한 큰 분자량을 가진 고분자는 점탄성, 인성, 저밀도 등 단분자나 저분자물질과 다르게 다양한 성질을 나타냅니다. 합성을 통해 다양한 반복단위를 만들고, 가지가 달리거나 그물망처럼 생긴 다양한 고분자를 만들 수 있습니다. 이러한 고분자 공학에 나노과학기술이 융합되어 고분자나노공학을 이루게 됩니다. 고분자 소재의 내부 분자구조를 나노레벨로 조절하여 새로운 고분자 구조를 생성하거나 재료의 모폴로지 형태를 나노 레벨로 조절하여 원하는 특성을 구현할 수 있습니다. 또한 나노입자, 나노섬유, 마이셀, 초분자집합체 등 나노크기를 갖는 고분자 나노구조체를 만들 수도 있습니다. 고분자를 그래핀 등의 탄소나노재료나 무기/금속 나노구조물 등과 같은 재료와 복합화할 수도 있습니다. 또한 고분자의 표면에 나노 및 마이크로의 조도를 가진 계층구조를 만들 수도 있습니다. 이렇듯 고분자와 나노기술이 접목되어 첨단 기능성 소재공학을 열어갈 것입니다.

• 반도체 분야
  

  고집적의 반도체칩을 제조하는데 필수적으로 사용되는 소재는 포토레지스트로, 2019년 7월 일본의 수출제한 품목 중 하나였습니다. 포토레지스트의 주재료인 감광성 고분자를 광식각공정으로 극초미세패턴을 구현합니다. 극초미세패턴을 가진 반도체의 후속공정에서도 고분자물질들이 사용됩니다. 반도체칩 적층 및 접착에 die attach film, underfill, nonconductive film 소재와 인쇄회로 및 패키징 기판엔 고분자드라이필름, 기판 구조재인 에폭시 프리프레그, 기판 보호층 접속패드를 열어주는 솔더레지스트 고분자물질이 사용되며, 필름타입의 유연회로기판에서는 본딩시트, 커버레이 고분자소재가 사용되고, 패키징의 보호를 위해 molding compound와 encapsulant가 사용될 정도로 고분자는 반도체의 필수구성소재입니다.

• 디스플레이 분야
  

  LCD 디스플레이를 구성하는 모든 소재는 고분자 종합선물세트라 해도 과언이 아닙니다. 회로를 형성하는 디스플레이용 감광재, 한방향으로 진동하는 빛만 투과시켜주는 편광판, RGB 색깔을 입혀주는 컬러필터, 액정의 배향을 조절하는 배향막, 터치패널에 사용되는 OCR/OCA 투명점착제, 백색광을 전달하는 백라이트 유닛 등이 있습니다. OLED에는 고분자유기발광재료, 유연성을 구현할 수 있는 플렉서블 기판, 투명 폴리이미드 기판, OLED 소자를 수분과 산소로 부터 보호해주는 필름형 봉지재 등 다양한 소재가 있습니다. 디스플레이는 이제 플렉서블 디스플레이, 고무처럼 늘어나는 스트레쳐블, 투명 디스플레이로 진화하고 있으며, 그 중심에 고분자소재가 있습니다.

• 자동차 분야
  

  자동차에 고분자소재가 차지 하는 비율은 꾸준히 증가하고 있으며, 현재 적용비율은 약 26%에 이릅니다. 고분자는 가볍고, 제조공정이 유연하며, 기계적 강도도 크게 향상되어 금속을 대체할 소재로 사용량이 증가하고 있습니다. 외장도료, 타이어, 내장재 등에 PP, PU, Nylon, PMMA, PS 등 범용성 고분자 뿐만 아니라, 소음과 진동을 억제하기 위한 NVH 소재, 전자장치 작동오류방지를 위한 전자파 차폐소재, 열을 빠르게 방출하는 방열소재, 대전방지 코팅, 스크래치 복원할 수 있는 자가치유 소재 등에 다양한 기능성 고분자소재가 사용되고 있습니다. 기어, 엔진커버, 브레이크 패달 등 우수한 기계적 강도가 필요한 곳에는 PC, POM, PA 등 다양한 종류의 엔니지어링 플라스틱이 사용되고 있습니다. 미래에는 자동차 경량화와 함께 초고강도 바디용 고분자-탄소 복합소재로 대체될 것으로 기대되고 있습니다.

• 에너지 분야
  

  2차전지 분야의 핵심 소재는 양극재, 음극재, 분리막, 전해질입니다. 음극재는 탄소나노소재가 주성분이며 성능 향상을 위해 고분자 기반의 다공성 탄소전극이 활발히 연구되고 있습니다. 또한 음극재의 균일한 도포를 위해 필수적인 물질이 바로 고분자 바인더 입니다. 양극과 음극을 분리해 주는 분리막은 다공성 고분자 필름 소재입니다. 또한 미래의 이차전지는 전고체 전지와 플렉서블 전지이며 그 중심에 고체전해질이 있으며, 고분자나노소재가 이를 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 수소자동차용 연료전지의 핵심소재는 수소이온교환막입니다. 유기태양전지는 플렉서블하고 가벼운 필름 형태로 제작 가능하여 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 것으로 기대하고 있습니다. 이러한 유기태양전지의 핵심이 광활성층을 구성하는 물질은 고분자반도체입니다. 이렇듯 고분자나노소재는 미래 에너지 연구의 핵심이 될 것입니다.

• 의약 바이오 분야
  

  약물을 우리가 원하는 부위에 적절한 농도로 정해진 시간 동안 전달할 수 있다면 얼마나 좋을까요. 이러한 약물전달시스템 개발의 핵심소재는 바로 고분자입니다. 고분자약물전달체에 약물을 담아 방출속도를 조절하고, 원하는 곳으로 보낼 수 있습니다. 또한 생분해성 고분자로 만들어 약물이 방출되고 사라지게 할 수도 있습니다. 우리가 알고 있는 수술용 봉합사도 생분해성 고분자입니다. 우리 몸의 일부를 대체할 수 있는 인공장기, 인공혈관은 모두 고분자로 만들어지고 있습니다. 또한 전도성 고분자를 이용한 바이오 센서, 병원체와 고분자나노소재의 상호작용을 이용한 세균검출 및 항바이러스제 등 바이오 의약분야에 고분자는 핵심 소재로 자리매김하고 있습니다.