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한국외대 물리학과, 새로운 비휘발성기억소자 발견 및 국제저명학술지 논문 게재

한국외대 정창욱 교수.

한국외대 정창욱 교수.

한국외국어대학교(HUFS, 총장 김인철) 자연과학대 전자물리학과의 정창욱 교수는 독일 아헨공대의 R. Dittmann 교수와 R. Waser 교수, 서울대 김미영 교수와 공동연구를 통해 고유한 층상구조를 가지는 금속산화물인 SrFeOx에서 발생하는 저항스위칭 메모리 현상에 대한 메커니즘을 밝히는데 성공했다. 연구결과는 국제저명학술지(SCI) 중에서도 상위 1%에 들어가는 ‘어드밴스드 머티리얼즈’(Advanced Materials)에 2019년 8월에 게재되었다. 정창욱 교수는 교신저자이고 한국외대 박사과정 중인 Raveendar학생이 제1저자이자 저항스위칭기억소자는 기존의 메모리인 DRAM, SRAM, FLASH에 비해서 집적화, 동작스피드, 비휘발성 등 여러 가지 면에서 매우 큰 장점을 가진 보편적 메모라(Universal memory)라고 기대되어왔다. 저항스위칭 기억소자는 가장 최근에 주목받고 있는 뇌모방 정보처리와 관련해서도 핵심적인 부분을 차지하고 있다.
 
한국외대 연구팀이 세계최초로 저항스위칭을 발견한 SrCoO2.5와 SrFeO2.5 물질에서 더욱 놀라운 점은 이 상전이가 매우 재현성이 있고 10 ns이하의 초고속으로 스위칭이 일어난다는 것이다.  
 
2019년 8월에 발표된 논문에서는 저항스위칭기억소자 특성을 발견할  당시 제안했던 스위칭의 근본 작동원리(swtiching mechanism)을 나노수준에서 분명하게 규명한 것이다. 이를 위해서 이탈리아 Trieste의 첨단 가속기 연구소에서 나노수준의 분광기를 이용했다.  
 
저항스위칭에 대한, 한국에서 이루어진 대부분의, 그리고 훌륭한 일들은 외국에서 발견한 저항스위칭 물질의 특성을 연구하는 추격형 연구가 거의 대부분을 차지했으나 SrFeOx에서의 연구는 본 연구팀이 독창성과 선도성을 확보했다. 우리 그룹의 첫 발견 이후로 중국 칭화대, Chinese Academy of Science, 싱가폴국립대, MIT, 미국 LANL 국립연구소 등에서 이 분야 연구를 시작하게 되었다. 본 연구팀은 또한 2개의 특허를 이미 등록하였으며 추가로 몇 개의 특허를 더 진행중이다. 우리 결과들은 그동안 벽에 가로막혔던 저항스위칭 상용소자로의 실현가능성을 크게 높여줄 것으로 여겨진다.  
 
‘보따리물리’, ‘출장물리’ 소리를 들을 정도로 아주 영세한 규모의 국내 연구실에서도 독창성과 8년여 간의 꾸준함, 그리고 공동연구자들의 조력으로 이런 큰 성과를 얻었다. 앞으로 집중적인 후속 연구를 통해서 이 물질에서 스위칭 메커니즘을 더 잘 이해하고 또한 스위칭 성능을 더욱 향상시켜서 한국내에서 기본적인 고성능소재산업에 대한 경쟁력을 키워나가고자 합니다. 특히 최근 한일간 벌어진 경제분쟁의 위기에서 고성능 소재에 대한 독창적이고 선도적인, 그리고도 ‘한우물을 오래 파는‘ 연구는 앞으로 대한민국의 기본적인 연구DNA의 하나로 자리잡아야 할 것이다.  
 
과학적 사고를 일반 대중들에게 함양하기 위해서, 책임저자인 정창욱 교수는 또한 물리학회 대중화위원회에서 봉사하고 있다. 대표 강연으로는 <한석봉과 캐러비안의 해적이 물리를 알았더라면>이 있다. 이 강연료의 수익은 비용을 제외하고 전액 모교 고등학교에 장학금으로 기부하고 있다. 또한 강연 내용을 한국물리학회 물리학과첨단기술 잡지에 계속 연재하고 있다. 이 내용으로 CNRS 연구소장인 W. Prellier박사로부터도 대중과학 초청강연을 요청받아서 올 겨울 방문할 예정이다.  
 
본 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업(중견, 개인)의 지원으로 이루어졌다.  
 
 
온라인 중앙일보
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