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4월 과학기술인상 연세대 심우영 교수, 차세대반도체 구현
조선비즈
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과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국연구재단은 4월 대한민국 과학기술인상 수상자로 심우영 연세대 신소재공학과 교수를 선정했다고 8일 밝혔다.
대한민국 과학기술인상은 최근 3년 사이 창의적이고 우수한 연구 성과를 통해 과학기술 발전에 이바지한 연구자에게 매달 수여되는 상이다. 수상자에게는 과기정통부 부총리상과 함께 상금 1000만원이 주어진다.
심 교수는 자연계에 존재하지 않는 새로운 결정 구조의 III-V족 화합물 반도체를 구현하며, 차세대 반도체 분야에서 새로운 가능성을 제시했다.
III-V족 반도체는 주기율표 3족과 5족 원소를 결합해 만드는 화합물 반도체다. 실리콘이나 게르마늄처럼 단일 원소로 이뤄진 반도체와 달리, 서로 다른 원소를 조합해 목적에 맞는 물리적·전기적 특성을 설계할 수 있다는 장점이 있다. 다만 기존 III-V 반도체는 전자의 빠른 이동에는 강점이 있었지만, 이온이 움직일 수 있는 구조적 여유가 거의 없어 새로운 전자 기능을 구현하는 데 제약이 있었다.
심 교수는 이런 한계를 넘기 위해 양이온이 전기장에 의해 이동할 수 있는 ‘양이온 유택시(cation-eutaxy)’라는 새로운 반도체 구조 개념을 제안했다. 여기에 특정 원소만 선택적으로 제거하는 토포케미컬 에칭(Topochemical Etching) 기법을 적용해, 이온이 이동할 수 있는 반데르발스 간격을 형성하는 데 성공했다. 이를 통해 하나의 소재 안에서 반도체의 전기적 특성과 메모리 기능을 동시에 구현할 수 있음을 입증했다.
이 성과는 차세대 인공지능(AI) 반도체 분야에서도 의미가 크다. 특히 기억과 연산을 한 소재 안에서 함께 수행하는 컴퓨트-인-메모리(Compute-in-Memory) 방식의 가능성을 보여주면서, AI 연산 과정에서 발생하는 에너지 소모를 크게 낮출 수 있는 기반 기술로 평가받고 있다. 동시에 인간 뇌의 신경망처럼 신호의 세기와 시간에 따라 연결 강도가 달라지는 시냅스 기능도 모사할 수 있어, 뉴로모픽 AI 소자 개발에도 활용 가능성이 기대된다.
심우영 교수는 “자연계에 존재하지 않는 새로운 반도체 소재를 국내 연구진이 세계 최초로 제안했다는 점에서 의미가 더욱 크다”며 “앞으로도 한국이 새로운 소재 연구를 선도할 수 있도록 도전적인 연구를 계속해 나가겠다”고 말했다.