나노소자 개발길 열려… “노벨물리학상감”

한국전자통신연구원 김현탁 박사팀의 연구 성과는 전기가 통하지 않는 절연체에 전압을 가하면 금속처럼 전기가 통한다는 가설을 이론화하고 실험을 통해 증명했다는 데 큰 의의가 있다.

‘절연체는 전기가 통하지 않는다.’는 상식을 깨면서 미래 성장동력원 발굴 기반을 마련한 ETRI 김현탁 박사팀이 연구실에서 관련 이론을 마지막 테스트하고 있다.
ETRI 제공

지난 1977년 노벨 물리학상 수상자인 영국의 이론물리학자 네빌 모트가 49년에 예언한 ‘모트 금속-절연체 전이(MIT) 현상’의 베일을 56년 만에 김 박사팀이 벗긴 것이다. 무엇보다도 첨단산업을 이끌고 있는 반도체 이후 차세대 성장동력원의 기반을 찾게 된 것이 획기적인 업적이다.

‘모트-절연체 전이 이론’을 이용해 소자(素子)를 만들면 전기가 쓰이는 거의 모든 분야에서 사용될 수 있다. 특히 전자기기의 안전장치분야에 획기적으로 적용할 수 있다.

컴퓨터를 예로 들면 정상 작동을 하려면 5V가 필요하다. 그러나 만약 10V 이상 흐르게 되면 정전기나 스파크 등이 생겨 컴퓨터가 오작동하거나 타버리게 된다. 여기에 ‘MIT 소자’를 이용하면 이런 노이즈를 제거해 컴퓨터를 안전하게 보호할 수 있다. 또 휴대전화, 계측기, 미사일 추적기, 화재 경보기, 적외선 카메라, 차세대 휘발성 메모리 등에도 적용이 가능해 전자기기에 ‘혁명적’ 변화를 몰고올 전망이다. 김 박사는 “반도체는 사이즈를 줄이는 데 한계가 있지만 MIT 소자는 사이즈를 줄일 수 있고, 같은 크기의 반도체보다 많은 전류를 흐르게 할 수 있다.”고 말했다.

모트-절연체의 재료는 아주 흔하다. 대표적인 재료로는 김 박사팀이 실험한 바나듐산화물(VO2)을 들 수 있다. 김 박사는 “모트-절연체는 일반인에게 생소하겠지만 자연 상태에서 100종류 이상이 있다.”면서 “바나듐산화물도 이 가운데 하나다.”라고 말했다.

일본 쓰쿠바 첨단과학기술연구소(AIST)의 야수모트 다나카(田中康資) 박사는 “한국에서 노벨 물리학상을 수상할 수 있는 후보자 한 명을 보유하게 됐다.”고 말했다.

부산대 장민수 교수도 “세계 물리학사 및 고체 물리 교과서에 길이 남을 수 있고, 학문적 가치가 매운 큰 연구 업적”이라고 치켜세웠다.

정기홍 이기철기자