삼성전자는 삼성미래기술육성사업 지원을 받은 차세대 반도체, 2차 전지와 같은 미래 부품 소재 연구 과제가 세계적인 학술지에 잇따라 게재되는 등 성과를 내고 있다고 24일 밝혔다.

고려대 신소재공학부 이경진(사진) 교수 연구팀은 국제공동연구(일본 교토대 테루오 오노 교수·미국 미주리대 김세권 교수·카이스트 김갑진 교수 등)를 통해 새로운 자성 소재를 적용, MDW(Magnetic Domain Wall)-M램의 소비 전력을 95% 이상 절감시킬 수 있는 원천기술을 세계 최초로 개발했다.

D램은 초고속 데이터처리·고밀도 저장·저전력 구동 등 강점이 있으나, 데이터 저장을 위해 사용하지 않을 때도 계속 전원을 공급해야 하는 단점이 있다. MDW-M램은 이런 단점을 극복하기 위해 개발된 것이다. 다만 고밀도 데이터 저장을 위해 필요한 구동 전류가 높다는 한계가 있었다.

이경진 교수 연구팀은 MDW-M램에 기존에 사용돼 왔던 강자성(Ferromagnets) 소재를 새로운 페리자성(Ferrimagnets) 소재로 변경했다. 이를 통해 구동 전류 효율이 20배 이상 개선하고, 소비전력도 기존 대비 95% 이상 절감할 수 있는 해법을 제시했다.

이 교수는 "이번 연구 결과는 차세대 MDW-M램 기술의 중요한 난제였던 높은 전력 소모 문제를 해결할 수 있는 가능성을 보여준 것"이라며 "M램은 비휘발성·고밀도·저전력을 동시에 만족하는 특성이 있어 AI(인공지능), 자율주행, IoT(사물인터넷) 등 향후 4차 산업혁명 기술발전에 있어 파급 효과가 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 삼성전자가 2017년 12월 삼성미래기술육성사업 지원과제로 선정한 것이다. 연구 결과는 현지 시각 18일 세계적인 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 발표됐다.

삼성전자는 또 성균관대 윤원섭 교수와 고려대 강용묵 교수 공동 연구팀이 2차 전지 충전용량 한계를 극복할 수 있는 기술 개발에도 성공했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 지난 2일 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 발표됐다.

스마트폰·전기차 등에 사용되는 2차 전지를 얼마나 오랜 시간 동안 사용할 수 있는지는 양극 소재 성능이 핵심이다. 하지만 전지가 충·방전 되는 과정에서 양극 소재의 구조물이 무너져 회복되지 않으면서 양극 소재가 본래 저장할 수 있는 충전용량을 100% 사용할 수 없는 것이 2차 전지의 성능 한계였다.

공동 연구팀은 망간계 산화물인 버네사이트(Birnessite)를 이용해 이 같은 구조 변화를 제어해 충전용량을 100% 활용할 수 있는 가능성을 제시했다.

삼성전자는 2013년부터 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 10년간 1조5000억원을 지원하는 삼성미래기술육성사업을 펼치고 있다. 지금까지 534개 과제에 6852억원이 투입됐다.