근접장을 이용한 광정보 기록(NFR) 기술동향

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│지금 사용하고 있는 광디스크, DVD는 매우 큰 정보저장 │
│용량을 가지고 있으나 빛의 회절한계 때문에 광빔의 직경이 │
│파장의 절반 정도로 제약되므로 기록밀도를 높여 저장용량을 │
│증가시키는 데 한계가 있다. 이에 빛의 회절한계를 극복하여 │
│기록밀도를 높일 수 있는 근접장 기록방식이 개발되어 국내외 │
│기업에서 연구되고 있다. │
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1. 기술 개요

기존의 일반 광학계는 물체의 식별이 가능한 최소한의 범위인 회절한계
때문에 광빔의 직경이 파장의 절반 정도로 제약된다. 따라서 광디스크의
기록밀도를 높이기 위해서는 다른 방법이 사용된다.

첫째 광출사공 즉 Aperture(개구)를 줄임으로 출사광의 스폿 직경을
제약한다. 둘째 청색 레이저 광을 사용하여 기존의 600 nm 파장을 400 nm
대로 감소시킬 수 있다. 셋째 Immersion optic로 굴절률을 증가시킨다.

이와 같은 방법을 적용하여 광파이버를 pippet puller로 나노 팁을
형성하고 Al 코팅으로 나노 aperture를 형성하고 팁 끝을 물체 표면에
100nm 이하로 근접시켜 회절 한계 이하의 spot을 형성한다. (그림1. 참조)

2. 기술 현황 및 특허 동향

근접장 정보기록 기술에서 가장 활발하게 연구가 진행되고 있는 분야는
근접장 광학계에 관한 기술이다.

먼저 미국의 IBM사에서는 광섬유 프로버를 이용한 근접장 광학계를
사용한다. 레이저광을 광섬유로 유도해서 대물렌즈로 집속하고 끝 부분이
메탈 코팅된 프로버를 사용하여 회절한계 이하의 광기록/재생이 가능하다.

둘째 삼성전자에서는 SIM(Solid Immersion Mirror) NFR을 이용한 연구가
진행중이다. 국그릇을 엎어놓은 듯한 반사거울로 밀폐된 렌즈를 사용하여
레이저광을 렌즈의 끝 부분에 집속하여 회절 한계 이하의 광기록/재생을
가능하게 한다.

셋째 미국의 Terasto 사는 SIL(Solid Immersion Lens) NFR의 방법을 사용
한다. 공력 부상(air sliding) 헤드를 가지며 두개의 집속렌즈를 사용하여
굴절률 n을 높이는 방법으로 회절한계 이하의 광기록/재생이 가능하다.
동사의 SIL 기술이 발표된 이후 각국의 회사에 의해 근접장 정보기록
기술이 활발히 연구되어 지고 있다.

이외에도 일본공업기술원의 super-RENS , 미국 AT&T 사의 optical Fiber
pippet , 일본 Hitachi 사의 광자기 기록/GMR 재생 방법 , Quinta 사의
OAW 방식 등의 근접장을 이용한 정보기록 장치들이 연구되어지고 있다.
(그림2 참조)

이 분야에 대한 최근 10년간 고밀도 기록에 관련된 주요 분야의 출원
동향을 살펴보면 빔 트래킹 및 포커싱을 중심으로 하는 서보제어 부분과
근접장 광학계 부분의 연구가 가장 활발히 진행되었고, 특히 광학계
분야에서 각 회사마다 독자적인 방식을 사용하는 광학계 장치를 발표하여
특허 경쟁이 치열하다. 미국의 IBM, Terasto, Quinta, AT&T, 일본의 Sony,
Hitachi, 한국의 삼성, 엘지 등의 회사들이 이 분야에서 독자적인 방식을
가지고 치열하게 경쟁하고 있다.

이밖에도 근접장 정보기록의 실현을 위해서 NF 광학소자 개발, 고감도
수광소자 개발, Nano tracking actuator 설계 및 제어 등이 가능한 NFR
헤드 unit의 개발이 진행되어지고 있고 초정밀 기판 및 성막 기술을
요구하는 근접장 광기록용 매체의 개발, NF 시스템을 통합제어 하는
기술도 연구되어지고 있다.

3. 향후 전망 및 과제

정보화가 급속히 확산되고 있는 정보통신, 컴퓨터 기기들은 소형화, 저장
장치의 대용량화가 필수적으로 요구되고 있다. 먼저 휴대용 컴퓨터와 이동
전화기는 소형화가 필수적인데 가장 큰 문제가 저장기기의 크기이다.

따라서 소형인 저장매체로 NFR이 사용될 수 있고 복합통신기기로 발전
되고 있는 이동전화 단말기도 음성정보 뿐 아니라 문자, FAX, 동영상과
인터넷 정보를 전송받아 실시간으로 저장하기 위해서 NFR이 사용될 수
있다.

또한 VOD 서버, 데스크탑 pc, HDTV 등은 대용량의 정보저장장치가 필요
하다. 사용자의 수요에 맞추어 정보를 제공해야 하는 사업자는 서버로
수십-수백 Giga bytes 이상의 저장용량이 필요하고 데스크탑 pc 에서도
응용프로그램 및 데이터의 크기가 점점 증가하는 추세이므로 대용량의
저장장치가 필요하다. 그리고 기존의 아날로그 방식에서 고화질 영상의
정보를 송수신하는 HDTV는 20-30 Gbyte 이상의 저장용량이 필요하다.

앞으로 사회발전의 속도와 정보화의 추세로 볼 때 지금 국내외에서
사용되는 가장 고밀도 저장매체인 DVD보다 더 많은 용량을 가지며 더 높은
기록밀도를 가지는 NFR로의 전환이 불가피하게 될 것이다. 현재는 초기
단계에 머물러 있는 NFR에 관한 연구가 조만간 사회의 필요성에 의해
상용화가 될 것이다. 한 연구소의 조사에 의하면 광저장 장치에 대한
제품의 시장이 매년 50％씩 증가하는 추세라고 한다. 앞으로 이 분야에서
기술을 선도하는 기업은 정보화 사회를 한 단계 더 발전시키는 역할 뿐
아니라 많은 부가가치를 창출하게 될 것이다.


** 참고 : 그림1-근접장 기록(NFR)의 기본원리
그림2-근접장 정보기록(NFR)의 주요 기술 현황

* 문의 : 심사4국 정보심사담당관실
곽준영 사무관. 전화 042)481-5698