[LAB을 찾아서]초음속 충격파 견디는 나노소재 개발

조신흠 계명대 화학공학과 교수 연구팀

계명대학교 연구팀이 초음속 충격파 환경에서도 메모리셀의 성능을 안정적으로 유지할 수 있는 나노소재를 개발했다.

조신흠 교수 연구팀. 왼쪽부터 박도윤 석사과정, 조신흠 교수, 강주현 학석사연계과정. 계명대학교

5일 계명대학교에 따르면 조신흠 계명대 화학공학과 교수 연구팀은 인듐-주석 산화물 나노결정을 활용해 해당 소재의 적외선 플라즈몬 공명 특성(LSPR)과 마하 1.7 수준의 항공 초음파 충격에도 견디는 구조적·전자적 안정성을 입증했다.

이번 연구에는 계명대 전략융합나노화학물 연구그룹 박도윤 석사과정생이 제1저자로 참여했으며, 충격파·기체역학 실험실 김익현 교수와 조신흠 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구는 계명대 RISE 사업과 한국연구재단 우수신진연구 지원으로 수행됐다.

연구팀은 해당 소재가 864K의 고온과 2MPa 고압 환경에서 반복되는 초음속 충격에도 산화 안정성을 유지하며 플래시 메모리셀 소자의 다중 레벨 셀(Multi-Level Cell, MLC)을 작동시킴을 확인했다.

또한 연구팀은 고가의 Sn(IV) 전구체 대신 상대적으로 저렴한 Sn(II) 전구체에서도 동일한 도핑 효과가 나타남을 밝혀냈다. 실험을 통해 두 전구체로 합성한 나노결정이 자유전하 농도와 LSPR 흡수 특성이 거의 같았음을 확인했다. 이런 특성은 향후 대량 합성과 재료 공급망 안정성 확보에 중요한 근거가 될 것으로 전망된다.

이 기술은 차세대 반도체 메모리와 광전자 소자 개발은 물론, 극한 환경에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있다는 점에서 의의가 크다. 특히 해당 소재가 유리 기판 기반 Silicon-on-Glass 집적 기술과 결합할 경우 HBM과 GPU용 메모리 등 차세대 고집적 반도체 패키징에도 새로운 가능성이 될 것으로 기대하고 있다.

한편, 이번 성과는 '적외선 플라즈모닉 나노결정의 산화수 보존 도핑을 통한 초음속 충격 저항 다중 레벨 셀 변조'라는 제목으로 국제학술지 'ACS Applied Materials&Interfaces'에 온라인 게재됐다.

조신흠 교수는 "이번 연구 성과는 항공우주, 방위산업 분야에서도 폭넓게 활용 가능하다"며 "고속 미사일 적외선 탐지 필터, 항공기 스텔스 소재, 자율주행 LiDAR 센서 등 적외선 기반 정밀 탐지와 제어가 필요한 분야에서 솔루션을 제공할 것"이라고 말했다.

이은서 기자 libro@asiae.co.kr