“3진법 개발로 하드웨어 소형化 가속…‘반도체 신화’ 이어가길”

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‘10월의 과학기술인상’ 받은 39세 박진홍 성균관대 교수

“3진법 반도체가 대용량 정보 처리에 필요한 하드웨어의 소형화·저전력화·고성능화에 기여했으면 합니다.”

‘0’과 ‘1’ 두 개 숫자(2진법) 디지털 신호를 기반으로 하는 현재의 컴퓨터 처리 기술을 한 단계 뛰어넘는 다진법 소자 및 회로 기술을 개발한 30대 젊은 교수가 상을 받았다. 과학기술정보통신부는 이달의 과학기술인상 10월 수상자로 박진홍(39·사진) 성균관대 전기전자공학부 교수를 선정했다고 12일 밝혔다.

박 교수가 개발한 3진법 기반의 신개념 초절전 반도체 소자와 회로 기술은 기존의 2진법 논리소자에 비해 절반 이하의 전력으로도 같은 작업을 할 수 있는 장점을 인정받았다. 이로써 인공지능(AI), 클라우드 등 4차 산업혁명에 필요한 반도체 칩 소형화와 저전력 소비, 처리 속도 고속화의 새 지평이 열리게 됐다. 특히 서로 다른 소재의 수직 결합, 독특한 전류적 성질, 새로운 회로 구현 방식 등 기존과는 다른 독창적인 성과로 반도체 소자와 회로의 새로운 연구 방향을 제시했다는 의미가 있다.

박 교수는 표면 결함이 없고 다른 물질과 쉽게 결합하는 반데르발스 물질로 다양한 이종접합구조체를 쉽게 형성할 수 있다는 점에 착안했다. 반데르발스 물질은 분자가 이온 결합이나 공유 결합이 아닌, 정전기적 상호작용으로 발생하는 힘(반데르발스 힘)으로 결합한 고체를 말한다. 그는 2차원 반데르발스 물질인 흑린과 이황화레늄을 도핑 공정(순수 반도체에서 불순물을 첨가해 전도율을 높이는 과정) 없이 수직 결합하도록 해 제작이 간단하면서 전압이 오르면 전류가 낮아지는 독특한 성질을 갖는 새로운 반도체 소자를 개발했다.

박 교수는 “전압이 올라도 전류가 감소하는 특성의 반도체 소자의 경우, 일반 반도체에 사용되는 실리콘, 게르마늄 등은 원자 간 거리값이 달라 다양한 접합 형태를 만들기 어렵다”며 “그래핀(탄소 원자로 구성된 벌집 형태 나노 물질로, 휘어지는 디스플레이·투명 디스플레이·웨어러블 기기 등에 적용할 수 있는 차세대 소재)과 이셀레늄텅스텐 등 서로 다른 소재를 수직으로 쌓아 올리는 등 그동안 없던 독창적 시도를 해봤던 점이 주효했던 것 같다”고 밝혔다.

박 교수는 “이 기술이 미래 반도체 소자와 회로 개발에 적극 활용돼 한국 반도체 신화를 이어가길 바란다”며 “실제 산업 현장에서 적용될 수 있는 후속 실용화 연구에 집중할 계획”이라고 말했다. 그는 또 “인간의 뇌신경 세포를 모방한 소자와 회로를 구현하는 뉴로모픽(neromorphic) 연구에도 관심이 있다”고 덧붙였다.

과기정통부는 이달의 과학기술인상을 통해 우수한 연구 개발 성과로 과학 기술 발전에 공헌한 연구 개발자에게 매달 장관상과 상금 1000만 원을 수여하고 있다.

노성열 기자 nosr@munhwa.com