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물리학과 이현우 교수, 이달의 과학기술자상 수상 (2010.9.15)

2010-11-15510

교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단 (이사장 박찬모)은 자성(磁性)필름의 폭이 수 백 nm 이하로 작아질 때 발생하는 새로운 성질을 규명하여, 자성필름을 이용한 차세대 메모리 소자 개발에 크게 기여한 POSTECH 물리학과 이현우 교수를 ‘이달의 과학기술자상’ 9월 수상자로 선정하였다.

이현우 교수는 별도의 전기 공급 없이도 정보를 유지하는 하드디스크 드라이브의 장점을 살리면서, 반도체 메모리 소자와 같이 속도가 빠른 신개념 메모리 소자를 개발하기 위해 꾸준히 연구해 왔다.

하드디스크 드라이브의 핵심 구성 요소인 자성필름은 자석의 N극과 S극이 배열된 상태를 통해 정보를 저장하는데, 외부의 전기 공급 없이도 정보를 유지할 수 있는 장점이 있다. 그러나 하드디스크 드라이브는 반도체 메모리 소자(DRAM, SRAM)에 비해 처리속도가 10,000배 이상 느린 단점이 있다.

미국 IBM은 하드디스크 드라이브에서 자성필름의 회전을 없애는 대신에 N극과 S극이 자성필름 내에서 움직이도록 하면 처리속도를 획기적으로 높일 수 있다는 특허를 2004년에 등록하였고, 2007년에는 실험을 통해 N극과 S극이 시속 400km로 움직이는 것을 구현하여 DRAM과 비슷한 처리속도를 가진 새로운 종류의 하드디스크가 실현 가능한 목표라는 사실을 확인하였다.

그러나 이 기술을 상용화하기 위해서는 해결해야 할 문제가 있었다. 대표적인 것으로 ‘선로(railroad)’의 결함을 들 수 있는데, N극과 S극이 움직이는 선로에 10nm의 결함만 있어도 처리속도에 큰 영향을 준다는 것이다.

이 교수는 선로의 결함에 연구를 집중하여, 서울대 등 순수 국내 연구진과의 공동연구를 통해 ‘선로’의 폭을 300nm 이하로 좁히면, ‘선로’의 결함이 자극의 움직임에 미치는 효과가 획기적으로 바뀐다는 사실을 이론적으로 규명하였다. 많은 양의 정보를 저장할 수 있는 소자를 개발하기 위해서는 자극이 움직이는 ‘선로’를 가능한 좁게 만들어야 한다는 사실을 감안할 때 이 결과는 고집적 고속 자성나노 소자 구현에 기반을 마련한 연구로서, 세계 최고 권위의 과학 전문지인 네이처(Nature, 2009년 4월)에 발표되었다.

또한 이 교수는 2007년부터 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 ‘중견연구자지원사업(나노구조에서의 스핀토크)’의 지원으로, 자성나노 소자를 기반으로 하는 또 다른 형태의 차세대 메모리인 스핀토크 자기메모리 소자 연구에서도 큰 진전을 이루었다.

100nm 이하 크기 자석의 N극과 S극의 방향을 전기로 바꿈으로써 정보를 기록하는 이 새로운 메모리 소자는 향후 메모리 소자 시장을 주도할 것으로 예상되어, 세계 선진 반도체 기업들이 기술 선점을 위해 치열하게 경쟁하고 있다.

이 교수는 고려대 등과의 공동연구를 통해 스핀토크 자기메모리에 관한 기존 연구의 문제점을 밝히고, 이를 통해 스핀토크 자기메모리를 고속으로 작동시킬 때 발생하는 오동작 문제를 해결하여, 이 결과를 물리학 분야 최고 권위지인 네이처 피직스(Nature Physics, 2009년 12월)에 발표하였다.

이현우 교수는 “자석의 크기를 줄임으로써 어떤 새로운 현상이 나타나는가는 기초학문에서도 매우 중요한 연구일 뿐만 아니라 산업적으로도 파급 효과가 큰 연구주제이다. 이 분야를 연구하는 국내 연구진들의 연구 역량이 최근 급격히 제고되면서 세계적으로 주목받는 연구결과들이 도출되고 있는데, 앞으로도 우수한 국내 연구진들과의 공동연구를 통해 우리나라 차세대 메모리 소자 연구를 세계 수준으로 끌어올리는데 최선의 노력을 다할 것”이라고 수상 소감을 밝혔다.