알토과학기술대학교 오타나노(OtaNano)
		Kemistintie 1, 00076 Aalto www.aalto.fi
방문연수	핀란드				헬싱키

□ 연수내용

◇ 기술혁신국 핀란드 최고의 혁신도시, 오타니에미

○ 핀란드는 2009년 선정된 세계 3위의 기술혁신 국가로서, 과학과 기술 분야 종사자 수가 전체의 절반에 이른다. 그 중 핀란드 제일의 혁신도시인 오타니에미 지역에 26개의 학사과정을 이수 중인 학생 수가 약 1만6000명에 달한다. 또한 250여 명의 교수, 2천여 명의 교육계 종사자, 5000여 명의 연구 인력이 상주하고 있다.

▲ 헬싱키 북서쪽에 우치한 오타니에미[출처=브레인파크]
○ 오타니에미 지역은 핀란드 전체의 특허 출원 비중의 절반을 차지한다. 특히 국가 연간 특허 출원 건수인 약 200개의 절반이 오타니에미에서 나오고 있다. 또한 이들이 수행하는 R&D 연구시간도 연간 8백만 시간에 달한다.

○ 이곳은 첨단 기술 산업의 메카로서 약 1만6000명의 전문가가 상주하며 이들의 연구를 바탕으로 연간 40~70개의 신생기업이 태어나고 있다. 2008년 통계에 따르면 이 중 39개 회사가 벤처 캐피털 수혜기업으로 상장된 것으로 나타났다.

◇ 3개의 연구센터로 구성된 오타나노

○ 오타나노(OtaNano)는 핀란드 국립대학인 알토대학교(Aalto University)와 국가 기술평가기관인 핀란드기술원(VTT)이 각각 절반의 지분을 가지고 설립한 나노기술 연구기관이다.

○ 오타나노는 △Nanofabrication △Nanomicroscopy △Measurements, 세 개의 연구센터로 구성되는데, 연수단은 이 중 Nanofabrication을 연구하는 마이크로노바(Micronova)를 방문했다. 마이크로노바의 정식 명칭은 ‘Micronova Nanofabrication Centre’이다.

▲ 브리핑 담당자 미카(Mika) 박사[출처=브레인파크]
○ 오타나노에 대한 설명은 마이크로노바의 연구활성화 담당자인 미카 코스켄뷔오리(Mika Koskenvuori) 박사가 진행했다.

미카 박사는 10년 전에 알토대학교에서 박사학위를 취득하고 3년 전부터 이곳에서 연구 활성화를 위한 관리 및 코디네이션 업무를 담당하고 있다. 그는 자신의 모교인 알토대학과 그 안에 설립된 오타나노의 역사에 대한 설명부터 시작했다.

◇ 알토대학교와 VTT가 절반의 지분으로 설립한 ‘오타나노’

○ 마이크로노바가 있는 이 연구센터를 포함하여 오타나노 전체는 알토대학교와 VTT가 공동으로 소유하고 있다. 두 기관이 동등한 지분을 가지는데 VTT는 실용적인 지원을 제공하고 알토대학교는 학술적인 지원을 제공하고 있다.

오타나노는 젊은 연구자와 지속가능한 연구를 위한 국제센터로 연구자뿐만 아니라 나노기술 응용프로그램을 사용하는 첨단기술기업에게도 중요한 역할을 제공하고 있다.

○ 알토대학교는 핀란드의 산업, 경제, 문화 분야의 선도 대학이었던 헬싱키기술대학교와 헬싱키경제대학교, 헬싱키미술디자인대학교를 합병하여 세운 곳이다.

이 대학은 정부가 주도하여 2010년 설립되었다. 이 곳은 학생들을 위한 △수학 △물리학 △정보기술 △컴퓨터과학 △산업공학에 대한 기본교육을 제공하며, 국제적 수준의 연구 활동도 수행하고 있다.

◇ 2009년부터 국립 나노기술 연구 인프라로 자리매김

○ 마이크로 및 나노기술 연구 인프라를 보유하고 있는 오타나노는 나노과학기술과 양자기술 분야에서 세계적으로 경쟁력 있는 연구에 중점을 둔 국가 연구 인프라이다.

○ 특히 연구장비의 활용적 측면에서 효율 증대를 위한 상호협력을 위해 많은 노력을 하고 있다. 또한 오타나노는 90개의 연구그룹과 30개의 기업 등 연간 약 500명이 활동적으로 인프라를 사용하고 있다.

○ 오타나노의 연구공간은 3개의 연구센터로 구역이 나뉘어 있다. 총 면적은 4,700㎡이며, 오로지 연구 목적의 실험실로만 사용된다. 또한 모든 장비를 Open Lab 형태로 개방하여 모든 사람이 이용할 수 있는 개방형 연구인프라를 자랑한다.

▶ 오타나노의 개방형 연구인프라 운영원칙

• OtaNano의 연구장비에 대한 접근은 마이크로 및 나노 기술 분야의 연구 또는 제품 개발을 위한 시설이 필요한 학술 연구자 및 업계 전문가에게 열려 있다. 국제 이용자에게도 동일한 권리를 부여한다.

• 모든 사용자는 연구장비를 예약하고 사용하는 동등한 권한을 가지고 있다.

• 내부 과학자문위원회는 필요에 따라 시설관리를 지원하고 담당자는 오타나노 이사회에서 임명한다.

• 현재 이용요금 및 특정 장비의 경우 계측기의 가격 책정 원칙은 인프라의 웹사이트에 표기된다.(www.otanano.fi/en/prices/)
• 인프라의 특정 영역에 접근하기 위해서는 알토대학교와 사용자(조직)간의 계약이 필요하다.

• 인프라에 대한 접근은 국가 인프라 조직 직원(상급 직원, 엔지니어, 기술자 등)의 형태로 제공되는 사용자 지원과 주요 사용자 전용 장비를 통해 지원된다.

○ 특히 3가지 연구 인프라는 2014~2020년 ‘연구 인프라를 위한 국가 전략 및 로드맵’의 일부로 구축되었으며, 과학대학은 지난 20년간 약 100개의 특허와 연구 기반 창업을 이루었다.

▶ 오타나노의 개방형 연구인프라 시설

시설명	세 부 내 용
클린룸	약 2,600㎡ 면적으로, ISO4-ISO6까지 실험
무진동 나노측정소	나노현미경 측정을 위한 무진동 실험시설로, 지하 8미터에 구축
저온측정소	저소음․저온 측정장치를 제공하며, 세계에서 가장 낮은 온도인 1K 가능

▲ 오타나노 나노현미경 및 샘플 특성화 연구장비[출처=브레인파크]

 

▲ 오타나노 저온 열전도 및 고주파 측정소 연구장비[출처=브레인파크]


◇ VTT와 알토대학교의 인적․물적 자원 투자로 설립한 마이크로노바

○ 마이크로노바는 VTT와 알토대학교의 공동 연구시설로, 2002년 설립되었다. VTT에서 2,900명의 연구 인력을 투입하여 약 3억1600만 유로의 거래총액 성과를 거두었다.

○ 알토대학에서는 2만여 명의 학생과 5천여 명의 연구인력이 참여하고 있는데, 이 가운데 교수가 370명 수준이다. 또한 4억1800만 유로의 자금을 조성하여 투자하였다.

○ 사실 알토대학교 내에 구축된 5세대 클린룸 시설은 1970년대로 역사를 거슬러 올라간다. 이후 2009년부터 국립 연구 인프라로 자리매김했다. 이곳에는 약 370명의 교수 및 연구 인력이 상주하고 있으며, 약 60여 명이 박사과정으로 구성되어 운영되고 있다.

○ 마이크로노바의 연구센터에는 클린룸, RF회로 및 부품 설계, 레이저광학 시뮬레이션 및 모델링 등의 연구를 수행한다. 약 30여개(2017년 기준) 기업이 본 연구 인프라에 적극적으로 참여하고 있다.

▶ 강력한 기업 협력 네트워크

기업명	연구 인프라 사용 목적
Ajat	X-ray 이미지 검출
Beneq	기능성 코팅 기술
LuxDyne	광통신용 광섬유 및 광부품
Okmetic	실리콘 웨이퍼
OptoGaN	GaN 기반의 LED
Oxford Instruments Analytical	광검출기
Picosun	나노기술 적용 ALD 장비
Silecs	마이크로소자용 유전체
HSFoils	초극사 X-ray 창
VTT Memsfab	계약생산
Aivon	고감도 측정용 부품
Advacam	컬러 X-ray 광자 계측 카메라
Asqella	테라헤르츠 기반 이미징 시스템
Spectral Engines	페브릿-페롯 간섭계 기반 분광센서

◇ 다양한 영역의 세계 최고 시설을 자랑

○ 마이크로노바는 넓은 영역에 걸쳐 산업계에서 바로 적용할 수 있는 규모의 세계 최고의 연구 시설을 보유하고 있다. 클린룸은 2,600m²규모로 완전히 개방된 R&D 설비와 제한적으로 개방된 생산설비로 구분되어 운영되고 있다.

○ 현재 약 300명의 사용자가 이곳에 구축된 160여 가지의 장비를 사용하고 있다. 연구개발 수준의 장비는 150㎜ 규모인데, 5년 안에 200㎜까지 연장할 예정이다. 이를 위해 총 8천만 유로가 투자될 예정이다.

○ 또한 클린룸에서는 △최첨단 나노리소그래피를 포함한 포토 공정 장비 △가공 설비 시설 △마이크로 패키징 및 후공정 프로세스 실험이 가능하다.

뿐만 아니라 △고해상도 전자현미경 △주사탐침 현미경 △X-ray 산란장비를 이용한 유연하고 단단한 생체 시료 표본 이미징 및 특성 분석도 가능하다. 특히 M2 클린룸은 혁신 기술 개발과 실용적인 마이크로․나노 시스템 시설을 제공하는 개방형 연구 인프라이다.

○ 마이크로노바에서 제조한 부품으로는 △전지용 나노 구조 소재 △IoT 구현을 위한 레이저 광원 △초소형 정밀기계 기술(Micro-Electro Mechanical Systems; MEMS) 기반의 마이크로․나노광소자 등이 있다.

▷ 마이크로노바 클린룸 구조

○ 위의 그림을 보면, 클린룸은 M1 및 M2 영역으로 구분되어 있다. 기업과 민간에게 열려있는 개방형 연구 인프라는 M2 클린룸이다. 이곳은 알토대학교와 VTT가 공동으로 사용하며, 연구개발을 중심으로 사용된다.

○ 연구개발 결과가 상용화 단계에 들어서면 M1 클린룸으로 이관되면서 VTT가 공정을 주도한다. 이 과정은 아래와 같이 크게 △Nanofabrication and patterning △Complete microfabricatin line △Thin films and epitaxy라는 세 개의 중점 영역으로 나뉜다.

○ 장비뿐만 아니라, 시설을 운영하고 유지하기 위한 인력도 필요하다. VTT 소속 직원은 장비운영자 4명을 포함하여 약 10명이고, 장비를 정비하는 상근인력이 약 20명 수준이다.

특히 비상근 인력으로 일하는 박사과정 학생들은 연구와 장비 운영을 모두 경험할 수 있는 좋은 기회를 가질 수도 있어 인기가 많다고 한다.

◇ 장비 사용 숙련도에 따라 다른 사용료 책정

○ 장비 사용료는 사용자(Users)의 장비사용 숙련도에 따라 차등 적용된다. 장비사용료 자체는 무료 혹은 소액의 비용으로 책정되며 가장 높은 요율이 시간당 129유로이다. 장비 사용료가 낮은 이유는 학술적인 용도로 사용될 뿐더러 영리목적이 아닌 연구자 중심으로 운영되기 때문이다.

○ 하지만 사용자가 장비를 사용할 수 없을 경우에는 사용자는 해당 장비의 장비운영자를 통해 장비의 작동법, 안전교육 등을 이수해야 한다.

시간당 100~150유로의 교육비를 지불해야 한다. 이 금액은 대략적인 기준이며, 장비별 난이도에 따라 달라진다. 단, 학부생 및 대학원생의 경우 무상으로 교육이 진행된다.

◇ 핀란드 나노기술 연구의 20% 이상이 마이크로노바와 연결

○ 현재 핀란드 전역에서 나노기술을 연구하는 그룹은 139개이다. 그 가운데 헬싱키 지역에 75개, 그 중에서도 오타니에미 지역에 54개, 그 중에서도 마이크로노바에 28개가 위치하고 있다.

즉 전체 139개 중 28개가 마이크로노바에서 연구활동을 하고 있는 것이다. 비율로는 20%가 넘는다. 미카 박사는 ‘만약 핀란드의 나노테크놀로지에 대해서 알고 싶다면 우리에게 문의하기 바란다’며 자부심을 드러냈다.

○ 연구 분야는 크게 △센서 △MEMS소자 △검출기 △광학 및 포토닉스 △마이크로․나노전자공학으로 나뉜다. 각각의 세부 연구주제는 아래와 같다.

▷ 마이크로노바의 연구분야와 세부 연구주제

연구분야	세부 연구주제
Sensing	Motion and pressure sensors
	Sensors for temperature, magnetic fields and acoustic emissions
	Chemical and biosensors
MEMS devices	RF-applications, including filters and oscillators
	Microfluidics
Detectors	X-ray detectors and detector arrays
	High-energy particle detectors
Photonics and Optics	Devices for laser spectroscopy and interferometry
	Light sources: UV LEDs, semiconductor lasers, supercontinuum sources
	Photonic devices for telecommunications
Micro- and nanoelectronics	Nanoelectronics
	Cryogenic quantum devices
	RFID chips
	CMOS-circuits for AD converters and signal processing
	Millimetre wave technology
	Reliability

◇ 고등학교 이상 모든 수준의 교육을 제공

○ 마이크로노바는 알토대학교 내에 운영되는 연구인프라이다. 따라서 교육에 있어서도 노력한다. 이곳의 글로벌 석사과정에는 매년 50여 명의 학생이 참여한다.

아주 높은 수준의 PhD 프로그램이 있어 연간 60명이 입학한다. 석사 및 박사과정 모두 이곳의 클린룸을 사용할 수 있는데, 화학제품과 유전학 분야의 안전교육을 필수적으로 받아야 한다.

○ 이곳의 장비를 사용하기 위한 정보도 제공한다. 학생이 아니어도 이곳의 실험실교육(Laboratory Course)에 참여할 수 있다. 예를 들어 올라리(Olari) 고등학교의 학생에게도 1주일간의 집중교육을 실시하고 있다. 교육주제는 주로 수학과 과학, 물리학에 초점을 맞춘다. 

□ 질의응답

- 약 360명의 직원이 근무 중 이라고 하였는데, 모두 마이크로노바 소속 인력인지.

"아니다. 150명은 대학교, 150명은 VTT 소속이며 나머지는 일반기업 소속이다."

- 장비점검 인력(Full time)이 20명이 있다고 했는데, 어떤 구성원으로 이루어졌는지.

"보통 경력자를 모집하고, 몇 명은 박사학위 받은 사람 중에 뽑는다."

- 학교에서 500만 유로씩 투자한다고 했는데, 마이크로노바의 운영주체는 학교인지.

"마이크로노바는 알토대학교와 VTT가 구성하고 있으며 각 분야에 따라 운영주체가 다르다."

- 신규장비 구입은 어디서 지원하는지.

"핀란드학술원에서 자금을 지원하고 있다. 핀란드학술원에서 자금으로 충당이 안되는 경우에는 VTT나 알토대학교에서 추가로 지원하기도 한다."

- 오타나노와 마이크로노바의 관계는.

"마이크로노바는 오타나노에 속해있다. 오타나노는 세 가지 시설을 운영하는 주체이다."

□ 일일보고서

◇ 장기적 관점의 연구 장비 활용 방안 모색

○ 세계적인 클린룸 연구장비를 보유함으로써 국내뿐만 아니라 세계에서도 장비 활용을 위해 접근하고 있음을 알 수 있었다. 장기적인 투자 안목으로 장비를 구축함으로써 대학 및 국가의 위상을 높일 수 있는 계기가 될 것이라 판단된다.

○ 구축된 장비 활용을 위해 내부 연구진뿐만 아니라 외부기관의 활용이 가능하도록 장비활용 교육을 함으로써 장비 활용률 향상에도 도움이 되며 장비 운용 인력 역량 강화에도 많은 도움이 될 것이라고 생각된다.

○ 장비를 구축하는 것도 중요하지만 운용 인력의 확보와 지원을 통해 양질의 장비 활용 지원 서비스를 할 수 있는 시스템 마련도 중요하다고 생각한다.

○ 장비활용에 대하여 저가의 사용료 정책과 사용자 구분에 따라 가격의 차별성을 부여하여 연구의 우수성을 높이고자 하는 정책이 인상 깊었다.

○ 당장 사업화 될 수는 없지만 국가적으로 기반을 갖추고 있어야 하는 기초 기술을 정의하고 해당 기술에 대한 지속적인 지원이 필요해 보인다.

○ 국내외 시험시설 사용과 별 차이가 없기 때문에 외국 업체도 장비사용에 대한 접근이 용이한 장점이 있다. 하지만 물리적 거리 등 현실적 장애요인이 많다는 한계도 있다.