과학기술정보통신부와 한국연구재단은 대한민국 과학기술인상 4월 수상자로 심우영 연세대 신소재공학과 교수를 선정했다고 8일 밝혔다.

심 교수는 자연계에 존재하지 않는 새로운 구조의 3-5족 반도체 소재를 개발해 반도체 기술 국제 경쟁력을 강화한 공로를 인정받았다.

3-5족 반도체는 주기율표의 3족 원소와 5족 원소를 결합해 만든 화합물 반도체로 4족 원소 하나를 쓰는 단원소 반도체와 달리 서로 다른 성질의 원소를 조합해 물리·전기 특성을 조절할 수 있다.

다만 기존 3-5족 화합물 반도체는 전자 빠른 이동은 가능하지만 이온이 움직일 공간이 거의 없어 새로운 전자 기능 구현에 한계가 있었다.

심 교수는 양이온이 전기장에 의해 이동할 수 있는 '양이온 유택시'(cation-eutaxy) 구조의 새 반도체 설계 개념을 제안했다.

또 일부 원소만 선택적으로 제거하는 토포케미컬 에칭을 이용해 이온을 이동할 수 있게 하는 물리적 틈(반데르발스 간격)을 만들었다.

이를 통해 심 교수는 3-5족 반도체 소재에서 반도체의 전기 특성과 메모리 기능을 동시에 활용할 수 있음을 입증했다.

하나의 소재에서 기억과 연산을 동시 수행할 수 있으면 인공지능(AI) 연산에 필요한 에너지 소모를 크게 줄일 수 있게 된다.

또 인간 뇌 신경망처럼 신호 세기와 시간에 따라 연결 강도가 변하는 시냅스 동작도 따라 할 수 있어 뉴로모픽 AI 소자로도 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구는 지난 2024년 10월 국제학술지 '네이처 머터리얼스'에 실렸다.

심 교수는 "자연계에 존재하지 않는 새 반도체 소재를 우리나라 연구진이 세계 최초로 제안했다는 데 더 의미가 있고 개인적으로도 큰 보람을 느낀다"며 "앞으로도 우리나라가 새 소재 연구를 선도할 수 있도록 꾸준히 도전적 연구를 이어가고 싶다"고 말했다.