절연체에 전기 흘려’56년 물리학 난제’ 풀었다

전기가 통하지 않는 절연체에 미세한 충격을 가해 전기가 흐르도록 하는 가설이 세계 최초로 국내 연구진에 의해 56년 만에 실험으로 규명됐다.

김현탁 박사

이 기술이 수년 후 상용화되면 ‘산업의 쌀’인 반도체 이후의 나노소자 개발 등 차세대 성장동력에서 획기적인 전기가 마련될 것으로 기대된다. 응용 범위는 차세대 디스플레이·메모리, 광소자, 열감지 센서 등으로 광범위하며 약 1000억달러(100조원)로 추정되는 세계 시장 선점도 가능할 것으로 전망된다. 한국전자통신연구원(ETRI) 기반기술연구소 김현탁(48) 박사팀은 1일 “전류가 통하지 않는 절연체(바나듐산화물)에 작은 전압 충격을 가해 전류가 흐르도록 하는 ‘금속-절연체 전이(MIT) 가설’을 세계 최초로 규명하는 데 성공했다.”고 밝혔다.

김 박사팀은 이 이론을 적용, 금속-절연체 전이현상을 일으키는 새로운 ‘모트 트랜지스터’ 개발에 성공했다.

이번에 규명된 이론은 반도체보다 더 작으면서도 전기는 금속처럼 잘 흐르는 극소형 소자 개발에 적용돼 휴대전화 등 각종 전자기기를 소형화할 수 있으며 열감지 장치를 이용, 과전압에 따른 전기장치와 기기 고장을 원천적으로 막는 소자로 개발될 수 있다.

김 박사는 “반도체는 크기가 일정수준 이하로 작아지면 전류의 크기도 줄어 작동할 수 없지만 많은 전류가 흐를 수 있는 ‘모트 트랜지스터’는 반도체 트랜지스터의 대안이 될 수 있다.”고 말했다.

이번 규명은 1949년 영국 케임브리지대학의 노벨물리학상 수상자 네빌 모트(Mott) 교수가 제시한 가설을 56년 만에 원리와 실험으로 완성한 것이다. 관련 논문은 지난해 5월 응용물리학 분야의 세계적인 권위지 ‘New Journal of Physics’에 실렸고, 지난 6월에 ‘Applied Physics Letter’에도 게재됐다.ETRI는 “국내·외에 16건의 핵심 원천 특허를 출원, 이 중 3개가 등록되는 등 차세대 성장동력원으로 기능을 할 수 있을 것”이라면서 “MIT 상용연구를 위한 응용센터 설립을 검토하겠다.”고 밝혔다.

정기홍 이기철기자