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꿈의 신소재 ‘그래핀’ 활용한 차세대 메모리 소자 개발
[그림] 기존 실리콘 기반 전하포획방식 플래쉬 메모리 소자에 그래핀 전극이 도입된 모식도
- Nano Letters지 발표,“기존 생산라인을 그대로 이용하여 바로 양산할 수 있는 차세대 플래시 메모리 소자”-
금속 전극을 그래핀*으로 대체하면 기존의 플래시 메모리** 소자의 성능과 신뢰도가 획기적으로 개선된다는 사실이 국내 연구진에 의해 규명되었다.
조병진 교수(한국과학기술원)가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)과 미래기반기술개발사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters"지에 온라인 속보(11월 22일)로 게재되었다.
(논문명 : Graphene Gate Electrode for MOS Structure-based Electronic Devices)
특히, 이번 연구성과는 그래핀이 먼 미래의 반도체 소자가 아닌 현재 양산 중인 반도체 소자에도 바로 활용할 수 있는 소재인 점을 증명한 첫 사례라는 점에서 그 의미가 크다.
* 그래핀(Graphene) : 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어낸 탄소나노물질로, 높은 전도성과 전하 이동도를 갖고 있어 향후 응용 가능성이 높아 꿈의 신소재로 불림
** 플래시 메모리(Flash Memory) : 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 컴퓨터 기억장치의 일종으로, 스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 전자장치에 폭넓게 사용됨
조병진 교수 연구팀은 기존의 실리콘 기반의 반도체 소자(전계효과 트랜지스터*)에서 금속 게이트 전극을 그래핀 전극으로 대체하면, 미래의 반도체 시장에서 요구하는 성능과 신뢰도를 확보할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 기술은 기존의 반도체 제조 공정에서 크게 바뀌는 부분이 없어서 머지않아 양산에 적용할 수 있다.
* 전계효과 트랜지스터(field effect transistor) : 전압(게이트 전압)으로 전류(드레인 전류)를 제어하는 형식의 가장 일반적이고 광범위하게 쓰이고 있는 반도체 소자
최근 그래핀의 우수한 전기적 특성을 활용하여 초고속 반도체, 신개념 로직 반도체* 등을 구현하기 위해 전 세계적으로 활발히 연구되고 있지만, 10~20년 후에나 상용화될 수 있는 기초․원천연구가 대부분이다.
※ 로직(Logic) 반도체 : 기억 기능을 하는 메모리 반도체와는 달리 데이터를 연산․처리하는 반도체
또한 지금까지 그래핀을 현재 세계 반도체 시장의 핵심 주류인 실리콘 기반 전자소자의 한 부분으로서 적용한 적은 없었다.
현재 국내외 기업에서는 20나노미터* 이하 급에서 사용될 것으로 예상되는 전하포획방식**의 플래시 메모리 소자를 연구 개발 중이다. 하지만 이 방식의 플래시 소자는 데이터 보존 특성이 시장의 요구조건(멀티비트 동작 시 섭씨 150도에서 10년 이상 데이터 보존 등)을 아직 충족시키지 못해 현재까지 대량으로 상용화되지 못하고 있다.
* 나노미터(nano meter) : 10억분의 1미터로, 1나노미터는 대략 성인 머리카락 굵기의 10만분의 1
** 전하포획 플래시(Charge Trap Flash) 메모리 : 전하를 기존의 도체가 아닌 부도체 물질에 저장하는 방식으로, 새로운 반도체 나노공정을 이용해 개발한 비휘발성 메모리
그러나 이번 성과는 현재 국내외 기업들이 집중적으로 연구개발하고 있는 전하포획방식의 플래시 메모리 소자에 그래핀 전극을 사용하면, 데이터 보존 특성이 바로 시판할 수 있는 성능과 신뢰도로 크게 개선(데이터 10% 손실시간 기준으로 기존 소자에 비해 10,000배 개선)될 뿐만 아니라, 데이터 씀과 지움 간의 전압차이가 70%나 개선되는 등 20나노미터이하의 플래시 메모리 소자의 상용화에 가장 큰 기술적 장벽을 극복할 수 있음을 실험으로 증명하였다.
이것은 그래핀이 세상에서 존재할 수 있는 가장 얇은 단원자층 물질이고 신축성과 유연성이 뛰어나, 기존의 금속 전극과는 달리 전극 아래에 위치한 게이트 유전막에 기계적 스트레스를 발생시키지 않기 때문인 것으로 확인되었다. 또한 이번 연구를 통해 그래핀이 갖는 큰 일함수*도 데이터 보존 특성을 향상시킬 수 있는 또 다른 장점으로 파악되었다.
※ 일함수(Work function) : 물질 내에 있는 전자 하나를 밖으로 끌어내는데 필요한 최소의 일(에너지)
조병진 교수는 “이번 연구결과는 새로운 나노기술을 기존의 반도체기술에 융합하여 기존 기술의 한계를 극복한 대표적인 예로서, 그래핀이 먼 미래만의 소재가 아닌 지금 또는 바로 다음 세대 반도체 핵심 소자에 즉시 적용될 수 있음을 보여주는 첫 사례이다. 또한 이번 연구결과를 응용해서 그래핀을 플래시 메모리 소자뿐만 아니라 자동차 전자제어장치, 군사용 및 의료 시스템 등 반도체 소자의 신뢰성이 특별히 중요한 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
조병진 교수와 함께 이번 연구에 함께 참여한 연구팀, (뒷줄 왼쪽부터) 신우철 학생, 박종경 학생, 송승민 학생
2011.11.21
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이주장 교수, IEEE 산업전자공학회 부회장 선출
우리 학교 전기및전자공학과 이주장(63) 교수가 국제전기전자기술자협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers) 산하 산업전자공학회(IE, Industrial Electronics Society) 부회장으로 지난 12일 선출됐다.
이 교수는 IEEE 산업전자공학회의 계획수립 및 개발 분야 부회장으로 2012년 1월부터 2013년 12월까지 2년 동안 일하게 된다.
이 교수는 이 학회에서 지난 8년간 이사를 역임하고, 출판 위원회, 학술 위원회, 펠로우 위원회에서 활동했으며, 현재 IEEE 산업전자공학회학술지(Transaction on Industrial Electronics)와 산업정보학술지(Industrial Informatics) 부편집장으로 활동하고 있다.
국내외 회원이 약 5000여 명인 IEEE 산업전자공학회는 주로 제어, 로봇, 전력전자, 시그널 프로세싱, 그리고 정보 등의 분야를 다룬다.
2011.11.18
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‘2011 KAIST 문화기술대학원 데모데이’ 개최
우리 학교 문화기술대학원은 11일 오전 10시 교내 문화기술대학원(N25) 1층 백남준 홀에서 "2011 KAIST 문화기술대학원 데모데이"를 개최했다.
이번 행사에서 각 트랙별로 세 개의 세션으로 나누어 ▲디지로그 엔터테인먼트의 미래(Future of Digilog Entertainment) ▲엠비언트 커뮤니케이션의 새로운 세계(New world of Ambient Communication) ▲인터랙티브 미디어와 스페이스로의 지향(Toward Interactive Media & Space)을 주제로 연구 성과 발표와 함께 향후 계획에 대해서 심도 있는 토론을 할 예정이다.
이동만 문화기술대학원 원장은 “이번 데모데이를 통해 문화기술이 앞으로 나아가야 할 방향과 미래 트렌드에 대해 가늠해 볼 수 있는 기회의 장을 마련했다”며 “매년 정기적으로 열어 KAIST 문화기술대학원이 세계적인 경쟁력을 갖추는 데 보탬이 될 것”이라고 말했다.
KAIST 문화기술대학원은 2005년 9월 과학기술, 인문사회, 경영, 예술 및 디자인이 한 울타리 안에서 서로 시너지 효과를 창출하며 디지털미디어와 문화산업의 성공적인 결합을 추구하는 새로운 학문 분야를 만들기 위해 설립됐다.
이러한 설립 목적에 맞추어 문화기술 전반에 걸쳐 ▲디지털 엔터테인먼트(Digital Entertainment) ▲엠비언트 커뮤니케이션(Ambient Communication) ▲인터랙티브 미디어 & 스페이스(Interactive Media & Space) 세 분야로 나누어 종합적인 안목과 전문역량을 갖춘 글로벌고급 전문기술인력 양성을 위해 힘쓰고 있다.
2011.11.11
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김일두 교수, '전자세라믹 저널' 부편집장 선임
우리 학교 신소재공학과 김일두(37) 교수가 세라믹 분야의 국제학술지인 "전자세라믹 저널(Journal of Electroceramics)"의 부편집장(Deputy Editor)으로 최근 선임됐다.
김 교수는 2006년부터 최근까지 5년동안 이 저널의 편집위원으로 활동을 해왔으며, 이번에 부편집장으로 선임돼 전자세라믹 저널 지에 투고된 모든 논문들에 대한 심사자(reviewer) 선정 및 게재 여부를 결정하는 업무를 편집장(Editor-in-chief, Prof. Harry L. Tuller, MIT)과 함께 수행하게 된다.
김 교수는 나노구조를 갖는 전자세라믹 소재 합성 및 응용에 관한 연구를 수행하여 왔다. 특히, 전기방사기술을 이용한 무기물 나노섬유 제조 및 화학센서 및 에너지 저장소자 응용 분야에서 우수한 연구성과를 보여주고 있다.
2011.11.01
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강창원 교수, 대전 MBC 주관 '2011 한빛대상' 수상
우리 학교 생명과학과 강창원 교수가 대전 MBC에서 주관하는 "2011 한빛대상" 수상자로 선정됐다.
부문별 수상자는 ▲과학기술 부문 강창원(60) KAIST 생명과학부 교수 ▲사회봉사 부문 이승호(47) 경북한의원 원장 ▲효행다문화 부문 주부 문유경(35)씨 ▲문화예술체육 부문 노덕일(70) 한국관악협회 회장 ▲지역경제발전 부문 한형기(58) ㈜SAC 대표이사 ▲특별상 부문 김영한(91) 향토사학자 등이다.
강창원 교수는 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)의 질병원인 유전자를 발굴하고 의학 최고권위지 네이처 메디슨(Nature Medicine)에 발표했다.
시상식은 29일 오후 6시 50분 대전 MBC 공개홀에서 가졌으며, 수상자에게는 상패와 상금 1천만원씩이 수여된다.
한편, 한빛대상은 대전·충남지역 각 분야에서 봉사하고 공헌한 숨은 일꾼을 찾아 널리 알리고 지역민들과 함께 보람을 나누기 위한 행사로, 대전 MBC는 2005년에 이 상을 제정했다.
2011.10.04
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난소암환자의 보다 정확한 생존기간 예측 가능해져
- “개인 맞춤형 의약품 개발에 핵심 기술이 될 것” -
난소암환자의 생존기간 예측이 한층 더 정확해진다!
우리 학교 바이오 및 뇌공학과 이도헌 교수 연구팀이 난소암환자의 선천적 유전특징과 후천적 유전자 발현특성이 복합적으로 영향을 미친다는 결과를 이용해 암환자의 생존기간을 보다 정확하게 예측하는 기술을 개발했다.
이번 연구 결과는 개인맞춤형 의약품개발에 핵심기술이 될 전망이다.
기존의 난소암환자 생존기간 예측을 위해 특이 유전자형과 유전자 발현 특성을 각각 찾는 데 초점을 맞추고 있었다. 그러나 암과 같이 개인의 유전적 특성과 후천적 요인에 따른 유전자 발현 패턴이 복합적으로 작용하는 복합질환의 치료효과와 생존기간을 예측하기에는 역부족이었다.
연구팀은 생물정보학(Bioinformatics) 기술 중 하나인 상호연관 네트워크 모델링을 이용해 개인별 유전자의 특징과 발현특성을 분석했다. 이를 생존기간의 인자로 사용해 난소암환자 생존기간 예측의 정확도를 13% 이상 높일 수 있었다.
또한, 항암치료 후 결과의 개인차를 유발하는 유전적 특성과 유전자 발현패턴의 상호작용모델을 제시함으로써 개인차에 의한 항암 치료 생존기간의 예측이 가능해졌다.
이도헌 교수는 “최근 전 세계적으로 차세대 유전자 연구와 개인 맞춤형 치료제 개발이 본격화되고 있는 시기”라며 “이번 연구 결과는 난소암 환자의 생존기간 예측 및 개인별 특성에 따른 맞춤형 치료의 기반이 될 것이다”라고 말했다.
KAIST 바이오 및 뇌공학과 이도헌 교수, 백효정 박사과정 학생, 김준호 박사과정 학생, 하버드대 이은정 박사, 삼성SDS 박인호 박사가 공동으로 실시한 이번 연구는 세계적 학술지인 ‘지노믹스(Genomics)’지 6월호 표지 논문으로 선정됐다.
2011.06.28
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‘ICISTS-KAIST 2011’ 개최
우리 학교 대표적인 학생단체인 아이시스츠(ICISTS, 과학기술과 사회의 통합을 위한 국제 학생 컨퍼런스)가 오는 8월 1~5일 KAIST 캠퍼스 및 대전컨벤션센터에서 ‘ICISTS-KAIST 2011’ 행사를 개최한다.
이 행사에서는 참가자들이 연사들의 강연을 듣고 그룹 프로젝트를 수행하면서 미래 과학기술의 전망을 예측해 본다. 또한, 과학기술이 어떻게 사회와 소통하고 대중과 교류하는지 논의해 봄으로써 과학과 사회의 상호관계를 살펴본다.
올해 행사의 주제는 ‘변화(Metamorphosis)’로 IT혁명을 계기로 변화하는 우리 사회의 미래에 대해, 그에 따른 우리의 대처방안은 어떤 것이 있는지를 알아볼 예정이다. 이밖에도 디지털 지각능력, 소셜미디어 혁명, 그리고 정보기술 사회에 관한 토론도 진행될 예정이다.
기조연설자로는 닐슨 노만 그룹(Nielson Norman Group)의 공동창립자이자 애플 사 전 부사장인 도널드 노만(Donald Norman) 교수, 테드(TED)에서 ‘우리는 모두 사이보그다’라는 주제로 강연했던 사이보그 인류학자 앰버 케이스(Amber Case), 한국 인터넷 창시자 전길남 일본 게이오대학 석좌교수, 카네기멜론대학 교수이자 엔터테인먼트 테크놀로지 센터(ETC) 프로듀서장 도널드 마리넬리(Donald Marinelli)가 초청됐다.
아울러 뉴욕타임즈 선정 베스트셀러 작가이자 컨설턴트인 줄리엔 스미스(Julien Smith)와 김정태 유엔 거버넌스 센터(UN Governance Center) 홍보팀장을 비롯해 40여명의 국내외 저명인사들이 연사로 참가한다.
행사의 모든 과정을 오직 학생의 힘으로 개최하는 아시아 최대 규모의 이공계 대학생 컨퍼런스인 ICISTS-KAIST는 2005년 시작돼 올해로 7회째를 맞는다. 지난해에는 세계 30여개 대학에서 약 200명이 참가했으며, 참가신청은 7월 8일까지다. 자세한 사항은 공식블로그 www.icists.org/blog/ko를 참고하면 된다.
2011.06.24
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최한림 교수, 오토매티카 응용분야 논문상 수상
우리학교 항공우주공학과 최한림 교수가 한국인 최초로 ‘오토매티카 응용분야 논문상(Automatica Applications Paper Prize)’을 수상한다.
최 교수는 지난해 세계적 학술지 오토매티카(Automatica)에 ‘정확도 높은 예보를 위한 이동 센서의 연속적인 경로 계획법(Continuous Trajectory Planning of Mobile Sensors for Informative Forecasting)’이라는 주제로 발표한 논문의 중요성을 인정받은 데 따른 것이다.
이 논문에서 최 교수는 이동 센서 플랫폼(예 무인항공기, 자율로봇)을 위한 최적의 측정 경로를 생성함으로써 환경 변수(예 날씨, 오염물질전파)의 예측 성능을 향상시키는 문제를 다루고, 문제 해결을 위한 주요 이론 및 효율적인 알고리즘을 제시했다.
이번 연구는 최한림 교수와 미국 MIT 항공우주학과 조나단 하우(Jonathan How) 교수가 미국과학재단(National Science Foundation)의 지원을 받아 공동으로 수행했다.
시상식은 오는 8월 28일 ~ 9월 2일 이탈리아 밀라노에서 열리는 제18차 IFAC 총회(World Congress of the International Federation of Automatic Control)에서 갖는다.
※오토매티카(Automatica)
국제자동제어학회(International Federation of Automatic Control)에서 출간하는 학술지로 제어 및 자동화 분야에서 최고 권위를 자랑한다. 이 학술지는 1981년부터 3년에 한 번씩, 지난 3년간 게재된 논문 중, 조사, 이론, 응용 분야에서 가장 탁월한 논문 각 1편씩을 선정해 오토매티카 논문상(Automatica Paper Prize)을 수여하고 있다.
2011.05.11
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신개념 심혈관질환 진단시스템 개발
- 심혈관질환 진단을 위한 호모시스테인 분석법 개발 연구에 큰 진보- 분석화학분야 세계적 학술지‘어널리티컬 케미스트리誌’4월호 표지논문 선정
신속하고 간편한 신개념 심혈관질환 진단시스템이 국내연구진에의해 개발됐다.
우리학교 생명화학공학과 박현규 교수는 대장균을 이용해 심혈관질환을 유발하는 혈액 속 호모시스테인(Homocysteine)의 농도를 분석하는 기술을 개발했다.
연구팀은 유전자 재조합을 통해 서로 다른 두 개의 생물발광 대장균 영양요구주를 만들어 호모시스테인에 대한 두 균주의 성장차이를 생물발광 신호로 분석했다.
이 기술은 많은 수의 혈액 샘플을 대량으로 동시에 분석할 수 있어 매우 경제적이기 때문에 최근 급성장하는 호모시스테인 정량검사 분야의 상업화에 커다란 진보를 일궈낸 것으로 평가받고 있다.
기존의 효소반응 또는 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)를 이용하는 방법은 비교적 긴 시간이 소요되며 가격이 비싼 단점이 있었다.
연구팀은 이를 극복해 아무런 추가 조작 없이 유전자 재조합 대장균을 배양하고 이에 따라 자동적으로 생성되는 발광신호를 측정함으로써 호모시스테인을 매우 신속하고 간편하게 측정할 수 있었다.
박현규 교수는 “이 기술은 심혈관질환을 유발하는 호모시스테인을 유전자 재조합 대장균을 이용해 정확하게 분석하는 신개념 분석법으로 학계에서 최초로 발표된 신기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 그 중요성을 인정받아 분석화학 분야의 세계적인 학술지인 ‘어낼리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)’ 4월호(4월 15일자) 표지논문으로 선정됐다.
한편, 생명화학공학과 박현규 교수와 우민아 박사과정 학생이 주도한 이번 연구는 한국연구재단(이사장 오세정)이 시행하는 ‘중견연구자지원사업(도약연구)’의 지원을 받아 수행됐다.
2011.04.27
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이인 교수 ‘미국항공우주학회’ 석학회원 선임
우리학교 항공우주공학전공 이인 교수가 2011 년 미국항공우주학회(AIAA ; American Institute for Aeronautics and Astronautics) 석학회원 (Fellow) 에 선임됐다.
이 교수는 항공우주구조, 복합재료 및 스마트구조의 해석 및 설계의 권위자로 그 동안 한국항공우주학회장 및 한국복합재료학회장, 나로호 발사 조사위원회 위원장 등을 역임했다.
한편, AIAA 는 전세계 160 여 개 국가에 회원을 두고 있는 세계 최대 및 최고의 학회로 회원 가운데 업적이 뛰어난 최상위 0.08 % 정도의 회원만을 매년 석학회원 (Fellow) 으로 선임한다.
2011.01.07
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랩온어칩 저널 한국 특집호 편집 발간
우리학교 바이오및뇌공학과 박제균 교수가 서울대학교 기계항공공학부 서갑양 교수와 공동으로 편집한 ‘랩온어칩(Lab on a Chip)’지의 한국 특집호가 2011년 1월호로 발간됐다.
이번 호에는 그동안 국내 나노기술의 발전에 기여해 온 학계, 연구소, 기업의 랩온어칩 전문가 13명의 논문과 함께 미세유체기술 및 랩온어칩의 상용화와 관련된 이들 전문가들의 의견을 별도의 지면을 통해 소개했다. 박 교수는 2010년부터 랩온어칩의 편집위원으로 활동 중이다.
랩온어칩 저널에서는 학회지 발간 10주년을 기념하기 위한 국가별 기념 특집호를 금년 초부터 준비해 왔으며 지난 9월 스위스 편을 시작으로 내년 중반까지 랩온어칩 분야의 기여도가 높은 10 개국에 대해 특집호를 발간 중에 있다.
랩온어칩지는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 화학, 물리학, 생물학 및 바이오공학을 위한 미세유체기술 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 최고 전문 국제학술지이다. 과학논문 5년간 평균 인용지수는 6.9이다.
참고 : http://pubs.rsc.org/en/Journals/JournalIssues/LC#/Issues
2010.12.21
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조영호 교수, PowerMEMS 국제학술대회 대회장 선임
우리학교 바이오및뇌공학과 조영호 교수(53)가 2011년 개최되는 파워멤스(PowerMEMS, Power Micro Electro Mechanical Systems) 국제학술대회의 대회장으로 선임됐다.
내년에 개최되는 제11차 PowerMEMS 국제학술대회는 2011년 11월 15일부터 18일까지 4일간에 걸쳐 서울 세종호텔에서 열릴 예정이다.
조 교수는 MEMS분야 미국 최초의 기계공학 박사로서 MEMS기술의 발생지인 미국 버클리 대학의 BSAC(Berkeley Sensor & Actuator Center) 설립 시 연구에 참여한 이래 극미세 기술분야를 선도해 온 1세대 연구자다.
PowerMEMS란, 일상 속에 존재하는 극미세 진동이나 환경으로부터 에너지를 생성하거나 식물의 광합성처럼 햇빛으로부터 에너지를 회수하고 변환하는 나노 및 마이크로 크기의 기계전자시스템으로 미래 녹색성장 및 차세대 친환경 에너지 기술의 핵심 분야다.
2000년 시작된 이 학술대회에서는 극미세 에너지 생성과 변환에 관한 전 세계 과학기술 전문가들이 참석해 우수논문 발표와 시상식을 갖는다.
2010.12.15
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