우리얘기

‘3차원 적층형 비휘발성 유기물 저항 변화 메모리 소자’가 국내 연구진에 의해 개발되었습니다.

3차원 적층형 유기 메모리 소자 모식도

유기 소재를 이용한 메모리 소자로서, 제조 가격이 저렴하고 제작 기술이 간단하며 또한 저온 공정과 구부러지는 플라스틱(flexible plastic) 제품에 적용할 수 있어 현재 많은 연구가 진행되고 있습니다.

비휘발성 유기 저항 변화형 메모리의 대표적인 전류-전압 (I-V) 곡선.(a)-(c) 1, 2, 3 층에서 선택된 메모리 셀에서의 대표적인 전류-전압(I-V) 곡선. 내부 그림의 빨간색은 각 층에서의 메모리 셀 위치를 나타냄.

상하부 전극사이의 유기 소재가 인가된 전압에 따라 서로 다른 두 가지의 저항상태인 고 저항 상태(High resistance state)와 저 저항 상태(Low resistance state)를 가지고, 이러한 저항 상태가 외부의 전원 없이 유지되기 때문에 차세대 비휘발성 메모리 소자의 하나로 각광받고 있습니다.

 그러나 유기물을 소재로 한 비휘발성 메모리 소자를 3차원 적층으로 공정하면, 위층 유기물 용매가 아래층으로 혼합되어 층간을 구분할 수 없어지기 때문에 고집적 적층 유기 메모리 소자를 개발하는 데에는 한계가 있었습니다.
 

이를 광주과학기술원 이탁희 교수팀이 기존의 무기물을 활용한 방법보다 공정이 간단하고 비용도 저렴한 차세대 고집적 반도체 메모리 소자를 개발한 것입니다.

이탁희 교수

송성훈 박사과정생

3차원으로 적층된 유기물 저항 변화 메모리 소자의 모식도.(a) 8 ☓ 8 크로스바 형태로 3차원 적층된 유기물 저항 변화 메모리 소자 구조 개념도. 전체 192개의 메모리 셀이(오렌지색) 제작됨. (b) 투과전자현미경을 통해 본 3차원 적층 구조의 메모리 소자 수직절단면 이미지 (c) 메모리 소자로 사용된 유기물의 분자구조식

8 ☓ 8 어레이 타입의 3차원 적층된 메모리 소자의 통계적 분석.(a) 3차원으로 적층된 메모리 삽화(left part) 및 각 층에서 동작하는 메모리 셀(빨간색)과 동작하지 않는 메모리 셀(검정색) 분포도 (right part)(b) 160개의 동작하는 메모리 셀을 바탕으로 on state 와 off state 전류값의 분포 분석 (c) 메모리 동작을 위한 각 층의 문턱전압의 분포 비교

이번 연구결과는 재료공학분야에서 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’ 제22권 제44호(2010년 11월 24일) 표지논문에 게재됐습니다.

이탁희 교수팀은 최근 2년간 하이브리드 유기 메모리 소자와 휘어지는 유기 메모리 소자 연구로, 이 학술지에 무려 네 차례나 표지논문으로 선정되는 영예를 얻었습니다.

3차원으로 적층된 각 층의 메모리 성능 평가 및 비교(a) 쓰기-읽기-지우기-읽기(Write-Read-Erase-Read) cycle 테스트. 펄스(Pulse) 형태의 전압을 연속적으로 인가하였을 때, 그에 대응하는 On/Off의 전류값 반복 사이클 곡선(b) 각 층의 메모리 셀의 DC 전압에 의한 메모리 내구성(c) 각 층의 메모리 셀의 시간에 따른 비휘발성 정보유지 능력

지구에 영향을 미치는 태양. NASA 제공

○ 미국 NASA 보도자료 관련 홈페이지:

http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/sunearthsystem/main/News081210-kasi.html

휴대폰이나 심장에 이식한 미세 로봇이 배터리 충전 없이 영구적으로 작동할 수 있을까요?

공상과학 영화에나 나올 법한 이런 일들이 머지않아 가능해 질수도 있습니다.

KAIST 신소재공학과 이건재 교수팀은 압전특성이 우수한

이건재 교수

구부러지는 유연한 나노박막물질에서 전기가 발생되는 모습.

나노기술과 압전체가 만나서 만들어지는 나노 발전기술은 전선과 배터리 없이도 발전이 가능하기 때문에, 휴대용 전자제품 뿐만 아니라 몸속에 집어넣는 센서나 로봇의 에너지원으로도 사용될 수 있습니다.
게다가 다른 응용기술 여하에 따라 적용 범위가 얼마든지 넓어질 수 있을 전망입니다.

이를 통해 미세한 바람, 진동, 소리와 같이 자연에서 발생되는 에너지원이나 심장 박동, 혈액 흐름, 근육 수축·이완과 같이 사람 몸에서 발생되는 생체역학적 힘으로 전기에너지를 생산할 수 있습니다.


이번에 개발한 나노 발전기술은 이 교수가 2004년 세계 최초로 공동 발명한 ‘고성능 단결정 휘어지는 전자소자’를 토대로 한 것으로, 세라믹 나노박막물질을 유연한 플라스틱 기판 위에 옮겨서 외적인 힘이 주어질 때마다 신소재 압전물질로부터 전기를 얻는 것입니다.

이 나노 발전기술의 회로구조를 변형하면 LED발광도 가능하다고 합니다.

핵융합연구소는 또 지난 9월부터 약 2개월간 국내외 공동실험으로 진행되어 온 KSTAR의 핵융합플라즈마 실험을 통해 H-모드 달성 이외에도 고성능 플라즈마 즈마 제어기술을 적용하여 D형 플라즈마 제어를 달성하는 등 당초의 목표성능 이상의 성과를 이뤘습니다.

D형 플라즈마는 고성능 플라즈마를 발생․유지 시킬 수 있는 조건으로 H-모드 운전을 위해 필요한 플라즈마 형태입니다.

KSTAR의 플라즈마 성능으로서 플라즈마 전류는 2009년 300kA급 3초 유지였는데요.
올해는 최고 약 720 kA의 플라즈마 전류로 최장 약 6.7초의 안정적인 운전을 달성했습니다.

KSTAR 운전에 따른 연도별 플라즈마 전류의 크기변화

또한 플라즈마를 가두는 초전도자석의 제어와 더불어 진공용기 내에 새롭게 설치된 고속 제어코일을 활용한 플라즈마 정밀 제어를 통해 토카막 플라즈마의 가장 안정된 형태인 D자형으로 형상을 제어하는 데에도 성공했다.

더불어 국내기술력으로 제작한 플라즈마 가열장치인 중성입자빔 가열장치(NBI)의 첫 가동을 통해 약 1.4 MW급의 중성입자빔을 플라즈마에 입사해 이온 온도를 2천만도(2 keV)까지 올림으로써 중수소 핵융합 반응에 의한 고속 중성자(2.45 MeV)를 검출했습니다.
 

□ D형 플라즈마 제어 달성

o 2009년도까지는 원형 플라즈마 발생

o 2010년도에는 초전도자석을 사용한 형상제어와 진공용기 내 고속제어 코일을 사용한 위치제어를 통해 D자형 플라즈마 제어 달성.

진공용기 내 발생한 D형의 플라즈마 형상

진공용기 내부 형상

□ 고성능 플라즈마인 H-모드 달성

o 플라즈마 운전에 있어서 D자형으로의 형상제어와 더불어 일정 출력수준이상의 가열장치를 가동한 결과 동일한 환경 하에서 플라즈마 밀도와 온도가 약 2배 증가되는 현상을 H-모드라고 함.

H-모드에서의 플라즈마 압력의 분포. 주로 플라즈마 경계면에서 압력변화가 크다.

o 2010년도 운전결과 일정 조건 하에서 플라즈마 밀도, 온도 등이 급격히 증가하고 내부 저장에너지가 증가하는 H-모드가 발생함.  

KSTAR운전 중 약 2초 무렵에 H 모드가 발생에 따른 진단데이터의 변화

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)  미래 녹색에너지인 핵융합에너지의 개발을 위해 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합장치로 세계 최초로 ITER와 동일한 초전도 재료로 제작되었으며, ’95년부터 ’07년까지(약12년간) 주장치 완공 후, ’08년 최초플라즈마 발생에 성공하여 장치성능을 입증하고 본격가동 단계에 진입한 연구시설

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)는 핵융합에너지 상용화의 최종 과학적․기술적 실증을 위하여 우리나라를 비롯하여 EU, 미국, 일본, 중국, 러시아, 인도 등 7개국이 공동으로 핵융합로를 건설하고 운영하는 국제 협력 프로젝트입니다.

대덕연구개발특구지원본부는 지난 16일부터 열린 중국 심천하이테크엑스포에 마련된 ‘대덕특구 단체형 전문전시회’를 통해 1500만 달러 이상의 계약을 체결하고 현지 유통·판매를 위한 양해각서 3건을 체결했다고 밝혔습니다.

이번 중국 진출에는 태양에너지 휴대폰 충전기를 전시한 ㈜엘에스텍이 150만 달러의 납품 주문 및 현지 대리점유통 계약을 성사시키는 등 연 200만 달러 이상을 할 수 있는 중국시장 교두보를 마련했습니다.

또 광촉매를 활용한 필터장비를 제조생산하는 ㈜나노케미칼이 1000만 달러 규모의 제품 납품계약 추진을 성사시켰고, 무선 심박계 제품을 생산하는 ㈜두성기술은 연간 450만 달러 규모의 현지 제품생산 판매계약을 체결했습니다.

대덕특구 토탈 디자인사업 성과물 전시에서도 ㈜화이트스파 소프트욕조와 ㈜원테크놀러지 탈모치료기, ㈜에어포인트 하이패스단말기 등이 현지 기업과 현지 판매유통을 위한 협약을 체결했다.

또 이번 전시회에서 사전 시장조사를 통한 정보를 수집을 강화하는 등 제품 전시와 함께 맞춤형 IR추진으로 제품 구매상담 등 1000여 건 이상의 실질적 상담이 이뤄졌습니다.

나노물질에 대한 안전성과 성능 향상기술, 나노바이오 융합을 통한 의료이미징 기술 등 나노 및 나노바이오 측정기술 개발 현황을 소개하고 국제적 이슈를 공유할 수 있는 자리가 마련됐습니다.

KRISS(한국표준과학연구원)은 23일부터 이틀간 대덕 본원에서 ‘나노 및 나노바이오 소재 특성평가’를 주제로 하는 제24차 국제과학기술센터(ISTC) 한국 워크숍을 개최했습니다.

이번 ISTC 한국 워크숍은 러시아와 구 소련권 국가의 과학기술을 국내에 소개하고, 지역 산업계와 연구기관 등과 파트너십을 구축해 과학기술을 이전하는 것을 목적으로 합니다.

ISTC는 구 소련의 대량살상무기와 이곳에 종사하던 과학자들이 관련기술의 제3세계 유출을 방지하기 위해 미, 일, 러, EU 등의 출연으로 1992년 설립된 국제기구이며, 우리나라는 지난 1998년 가입했습니다.

이번 워크숍에서는 러시아 과학기술자 10명과 KRISS 연구원 4명 등 총 14명의 나노기술 분야 전문가가 나노 및 나노바이오 소재 분야의 측정 평가 기술에 대해 주제발표와 전문가 모임을 가졌습니다.

주요 프로그램으로는 러시아 국립과학표준센터 가르릴렌코 발레리 박사의 '나노기술에서의 측정과 표준', 러시아 기술 규제 및 도량 연방 기관 코르니브 드미트리 박사의 '나노미터 영역의 SI 단위 소급성', 러시아 연방정부 과학연구소 타우빈 미카일 박사의 '나노물질 구조연구', 러시아 바이러스 및 바이오 테크놀로지 정부연구센터 다닐렌코 엘레나 박사의 '나노물질과 안전성' 등에 대한 주제발표가 진행됏습니다.

또 우리나라에서는 호서대 유일재 교수의 '나노물질의 위험성 평가', KRISS 이태걸 박사의 '바이오메디컬 응용과 나노 안전성을 위한 무표지 나노물질 질량 이미징' 등을 발표했습니다.

KISTI(한국과학기술정보연구원)는 일본 도쿄대학과 글로벌 연구협력 및 인적 교류를 위한 양해각서(MOU)를 11월 22일 체결했습니다.