종이처럼 접을 수 있는 메모리 소자 개발

차세대 웨어러블 컴퓨터 개발에 기여할 것

e-뉴스팀 기자 과학 송고시간 2014/04/24 00:00:00 최종 업데이트 2014/04/28 00:00:00

[연합경제]국내외 공동 연구진이 종이처럼 접은 상태에서도 정상적으로 동작하는 차세대 폴더블(foldable) 비휘발성 유기 메모리 소자를 개발했다. 

개발된 소자는 간단한 공정으로 제작이 가능하며, 종이처럼 접을 수 있어 향후 웨어러블(착용하는) 컴퓨터 등의 디스플레이, 통신 및 저장 장치 소자 개발에 크게 기여할 것으로 보인다.

연세대학교 박철민 교수와 이형석 교수의 지도하에 김한기, 김해진 박사과정 연구원이 주도하고, 일본 및 프랑스 연구진이 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스 8일자에 주목받는 논문으로 소개됐다.

현재 휘어지는 유연한 메모리 소자의 수요가 증가하고 있으며, 속도가 빠르고 전원이 없어도 정보가 지워지지 않는 강유전체를 이용한 유연한 메모리 개발에 대한 연구가 활발한 상황이다.

앞서 고분자를 이용한 휘어지는 메모리는 그동안 여러 차례 개발됐지만, 휘어지는 정도가 수 밀리미터(㎜) 수준에 불과했다. 조금 변형됐다가 다시 원래대로 돌아오는 차세대 웨어러블 전자 소자에 응용하기에는 한계가 있었다.

이번 연구에서 구현한 '강유전체 메모리'는 절연막으로 이용되는 강유전체를 조절해 읽기와 쓰기를 하는 소자다. '강유전체'는 외부 전기장이 가해지지 않아도 전기양극이 생기는 현상을 유지하는 물질이다.

연구팀은 기존 연구와 달리  메모리 소자에 사용되는 강유전체 고분자와 유기물 반도체 간의 접합부분에 초점을 두고, 실험을 거듭한 끝에 접을 수 있는 소자 개발에 성공했다.

1000번을 접어도 안정적인 폴더블 유기 메모리 소자와 구조 그림
(사진=연세대 제공)

연구팀은 "강유전체 메모리 소자는 간단한 용액공정으로 제작할 수 있으며, 구현된 소자는 1000회를 접어도 메모리로서 안정적인 전기적 특성을 보였다"고 설명했다.

이어 "접을 수 있는 메모리 소자뿐 아니라 휘어지는 메모리 연구에도, 소자의 유연성은 구성하는 물질들 사이의 적합성과, 물질 각각의 기계적 특성이 중요하다는 것을 연구를 통해 알아냈다"고 덧붙였다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업 및 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.

◇ 연구진 "메모리가 구동되는 원리, 껌종이로 확인해"

기존의 연구와 이번 성과는 어떻게 다른가?
지금까지 플렉시블(휘어지는) 유기전자 소자는 소개됐으나 완전히 접을 정도의 유연성을 갖는 메모리 소자는 처음 개발됐다.

어디에 쓸 수 있나?
기존 메모리 소자와의 경쟁과 더불어 유연한 비휘발성  메모리는 인체정보를 저장할 수 있는 스마트 센서 등에 널리 이용할 수 있다. 비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 메모리를 말한다.

실용화를 위한 과제는 무엇인가?
우선 스마트 센서 등 구체적인 수요 도출과 함께 기술적으로는 다른 비휘발성 메모리와 비교해 다소 높은 구동전압을 낮추는 연구가 필요하다.

개발하는 동안 기억에 남는 에피소드가 있다면?
접을 수 있는 메모리가 가능할 수 있다는 실험결과를 바탕으로 이를 보다 효과적으로 보여주기 위해 편의점에서 쉽게 구할 수 있는 껌을 싸고 있는 종이 위에 금속이 코팅되어 있다는 점을 착안했다. 이를 이용해 소자를 만들고 접어서 메모리가 구동되는 것을 확인했을 당시의 기쁨이 가장 기억에 남는다.

꼭 이루고 싶은 목표는 무엇인가?
인간과 인터넷, 사물이 하나가 되는 다가올 스마트 사회에서 유연성을 갖는 고분자 기반의 메모리 소자가  실용화돼 사람들에게 편의를 제공할 수 있기를 희망한다.(연합경제=과학팀)

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