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비누로, 종이로 만든 반도체도 등장… ‘특수 반도체’ 개발 열풍

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2017년 01월 11일 09:00 프린트하기

 

GIB 제공
GIB 제공

한국원자력연구원(원자력연)은 최근 강한 방사선에 견딜 수 있는 새로운 전자기판을 개발했다. 원자력발전소에서 사고가 나면 복구작업에 로봇을 사용해야 하는데 시중에 나와 있는 반도체 칩 중 강한 방사선에 견딜 만한 것이 거의 없었기 때문이다.


연구진은 2008년부터 7년간의 연구를 통해 전 세계에 시판 중인 각종 반도체 칩을 종류별로 구매해 여기에 방사선을 쪼여주며 일일이 내구성을 확인했다. 이 결과 회로 선폭이 넓게 설계된 종류, 기본 소자를 흔히 쓰는 실리콘(Si)이 아닌 실리콘카바이드(SiC)로 만든 종류가 방사선에 훨씬 더 강하다는 사실을 알아냈다. 연구진은 이를 토대로 가장 방사선에 강한 소재와 부품만을 모아 원전용 전자기판을 개발하는 데 성공했다. 정경민 원자력연 원자력융합기술개발부 책임연구원은 “이 성과를 원전작업용 로봇 등에 실제로 적용해 나가는 한편, 한층 더 방사선에 강한 반도체 칩도 독자적으로 개발하고 있다”고 말했다.

반도체 회로가 처음 등장한 건 69년 전인 1948년. 그동안 반도체 업계는 처리 속도와 저장 용량을 높이기 위해 끝없이 노력해 왔다. 그러나 최근에는 기존 반도체 칩에는 없던 특수기능을 덧붙여 틈새시장을 노리는 경우가 많다. 특히 정보기술(IT) 분야에서 개발에 앞서 있는 국내 연구진이 이런 연구를 주도하고 있다.

 

정종원 삼성종합기술원 전문연구원팀은 저난바오 미국 스탠퍼드대 교수팀과 공동으로 과학저널 사이언스를 통해 ‘고무 반도체’를 만드는 데 성공했다고 6일 밝혔다. 이 반도체 칩은 최대 2배까지 길이를 늘여도 성능이 유지된다. 초박막트랜지스터(TFT) 종류의 반도체를 탄성이 있는 고분자 필름 내부에 집어넣어 만들었다. 연구진은 이 반도체를 몸에 붙이는 의료용 측정장비 등에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

지난해 12월 22일엔 KAIST 전기및전자공학부 최양규 교수 연구팀도 ‘비누 반도체’를 선보여 화제가 됐다. 물에 던져 넣으면 빠르게 폐기할 수 있기 때문에 보안이 특히 중요한 기밀정보용 저장장치로 쓸 수 있다. 물에 쉽게 녹는 얇은 비누로 반도체 칩을 만든 다음 그 위에 정밀하게 회로를 인쇄하는 형태다. 소량의 물로도 약 10초 이내에 녹아 사라지기 때문에 한번 파기하면 정보를 복구하는 것이 불가능하다. 

 

 지난해 11월에는 조용훈 KAIST 물리학과 교수 연구팀이 ‘종이 반도체’를 선보이기도 했다. 정밀 반도체 회로를 얇게 종이로 만든 칩 위에 전사한 것이다. 기존 반도체 칩에 비해 훨씬 값싸게 만들 수 있어 짧은 기간 사용하고 버리는 전자제품을 개발할 때 크게 유리할 것으로 연구팀은 보고 있다. 종이를 사용하기 때문에 환경 문제 역시 줄어들 것으로 기대하고 있다.

연구자들은 최근의 이런 흐름이 최근 부쩍 발전한 소재기술 덕분으로 보고 있다. 조용훈 교수는 “휘어지고, 늘어나는 다양한 형태의 제품 개발을 시도할 여지가 생긴 것”이라고 말했다. 그는 “극도로 얇은 반도체 회로를 구성할 첨단 소재 역시 속속 개발되고 있어 다양한 연구가 이뤄지고 있다”고 덧붙였다.

 

 

최양규 KAIST 교수팀이 개발한 보안용 메모리 소자 - KAIST 제공
최양규 KAIST 교수팀이 개발한 보안용 메모리 소자 - KAIST 제공
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