삼성 지원 연구과제, 세계최초 원천기술 개발 성과...AI·자율주행 등 파급효과

ICT Issue / 채혜린 기자 / 2019-09-24 17:02:07
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차세대 반도체·2차 전지서 기존 난제 해결 가능성 선보여

[일요주간=채혜린 기자] 삼성전자가 지난 2017년 삼성미래기술육성사업 지원과제로 선정했던 연구들이 세계적인 학술지에 잇따라 게재되는 등의 성과를 내고 있어 눈길을 끌고 있다.

삼성전자는 차세대 반도체·2차 전지 등에서 원천기술을 세계최초로 개발하는 등의 성과 결과가 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 현지시각으로 지난 18일 발표됐다고 24일 밝혔다. 

 

▲ 2차 전지 충전용량의 한계를 극복할 수 있는 기술 개발에 성공한 윤원섭 성균관대 교수와 강용묵 고려대 교수 공동 연구팀./제공=삼성전자.

 


삼성전자에 따르면 고려대 신소재공학부 이경진 교수 연구팀은 MDW(Magnetic Domain Wall)-MRAM에 기존에 사용돼 왔던 강자성(Ferromagnets) 소재를 새로운 페리자성(Ferrimagnets) 소재로 변경해 스핀 전달 효율이 20배 정도로 커져 구동 전류 효율이 20배 이상 개선됨을 확인, 소비전력을 기존 대비 95% 이상 절감시킬 수 있는 돌파구를 제시했다.

이 교수 연구팀은 일본 교토대 테루오 오노 교수, 미국 미주리대 김세권 교수, 카이스트 김갑진 교수 등 국제공동연구를 통해 새로운 자성소재를 적용해 MDW-MRAM의 소비 전력을 95% 이상 절감시킬 수 있는 원천기술을 세계 최초로 개발한 것.

이 교수는 이번 연구결과에 대해 “차세대 MDW-MRAM 기술의 중요한 난제였던 높은 전력소모 문제를 해결할 수 있는 가능성을 보여줬다는 것에 큰 의미가 있고 이 기술이 비휘발성, 고밀도, 저전력을 동시에 만족하는 특성이 있어 AI·자율주행·IoT 등에 파급효과가 있을 것으로기대된다”고 말했다.

이어 2차 전지 충전용량의 한계를 극복할 수 있는 기술 개발도 성공, 지난 2일 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 발표됐다고 삼성전자는 전했다.

 

▲ 새로운 자성소재를 적용해 MDW-MRAM의 소비 전력을 95% 이상 절감시킬 수 있는 원천기술을 세계 최초로 개발한 이경진 고려대 신소재공학부 교수./제공=삼성전자.
2차 전지 충전용량을 연구한 성균관대 윤원섭 교수와 고려대 강용묵 교수 공동 연구팀은 망간계 산화물인 버네사이트(Birnessite)를 이용하면 층과 층 사이에 존재하는 결정수(crystal water)의 양과 위치에 따라 층간 구조적 특징을 제어할 수 있다는 점에 착안, 충방전 과정에서 발생하는 구조 변화를 가역적으로 만들어 충전용량을 100% 활용할 수 있는 가능성을 보였다.

2차 전지는 주로 스마트폰, 전기차 등에 사용되는데 얼마나 오랜 시간 동안 사용할 수 있는지는 양극 소재의 성능에 대부분 의존한다.

윤 교수는 “이번 연구결과는 충방전 과정에서 발생하는 양극 소재의 구조 변화를 근본적으로 뛰어넘을 수 있는 새로운 패러다임을 최초로 제시한 연구 결과”라고 전했으며 강 교수는 “가역적인 구조변화가 다양한 적층 소재에 확대 적용될 수 있다면 이론적 한계에 거의 도달한 2차 전지 양극 소재 개발에 박차를 가할 것으로 기대된다”고 설명했다.

이번 차세대 반도체와 2차전지의 세계적인 연구 성과는 삼성전자가 각각 지난 2017년 12월과 6월에 삼성미래기술육성사업 과제로 선정, 지원해 온 결과물이다.

한편 삼성전자는 지난 2013년부터 10년간 과학기술 연구에 약 1조5000억원을 지원해 왔다.

 

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