전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
홈 산업 전기·전자

속보

더보기

실리콘보다 전도성 4배 높은 반도체 신소재 개발..."맞춤형 소자 기여"

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 실리콘보다 전도성이 4배 높은 새로운 반도체 소재를 개발했다. 

기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립 연구단 김기문 단장이 이끄는 국제공동연구진은 분자의 자기조립 특성을 활용해 실리콘보다 전기적 특성이 우수한 2차원 전도성 고분자를 합성했다고 24일 밝혔다. 다양한 영역에 활용 가능한 맞춤형 소자 개발에 기여할 것으로 기대된다.

자기조립(Self-assembly)은 무질서하게 존재하던 물질들이 일정하게 배치되거나, 제어된 구조체를 형성하는 현상을 말한다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 이차원 전도성 고분자 합성 과정. 연구진은 하이드록시기(왼쪽 위)와 아민기(왼쪽 아래)를 도입한 트리페닐렌 분자의 산화 축합반응을 통해서 그래핀처럼 2차원 벌집 구조를 가지는 전도성 고분자를 합성했다. [제공=IBS] 2020.06.23 swiss2pac@newspim.com

유기반도체는 실리콘반도체 등 기존의 무기반도체를 대체할 수 있는 차세대 기술이다. 무기반도체의 단점으로 꼽히는 높은 가격, 복잡한 공정, 두께, 유연성 등의 한계를 모두 뛰어넘을 수 있기 때문이다. 특히, 전도성 고분자는 유기반도체 분야를 한층 더 성장시킬 소재로 각광받고 있다.

하지만 지금까지 전도성 고분자를 2차원 대면적으로 제조한 사례는 거의 없다. 전도성을 가진 분자는 친화력이 강해 서로 겹겹이 쌓이기 때문이다. 여러 층을 형성한 고분자는 더 이상 성장하지 못하고 용액 속에 가라앉는다.

이 때문에 지금까지 합성된 2차원 전도성 고분자의 크기는 수십 나노미터(nm) 수준에 불과했다. 전자기기로 상용화하기엔 어려운 크기다.

연구진은 육각형 벌집 모양의 그래핀에서 아이디어를 얻어, 벌집구조를 형성하기 유리한 고분자인 트리페닐렌을 활용해 새로운 소재를 개발했다.

우선 일부 트리페닐렌 분자에는 6개의 하이드록시기(-OH)를 도입하고, 다른 분자에는 아민기(-NH2)를 도입했다. 이후 이들 분자를 용매에 녹인 뒤 가열하며 그래핀처럼 벌집 구조를 가진 2차원 전도성 고분자를 합성했다.

이어 합성 메커니즘도 규명했다. 합성 과정에 쓰인 산성 촉매로 인해 트리페닐렌 고분자는 부분적으로 양전하(+)를 띤다. 이 양전하 간의 정전기적 반발력으로 인해 고분자들은 겹겹이 쌓이지 않고, 용액에 골고루 분산된다. 이로 인해 기존의 한계를 극복하고, 수백 마이크로미터(㎛) 크기의 전도성 고분자 박막을 합성할 수 있었다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 김기문 IBS 복잡계 자기조립 연구단장. [사진=IBS] 2020.06.23 swiss2pac@newspim.com

공동 교신저자인 백강균 연구위원은 "골고루 분산, 즉 용해도가 높다는 것은 원하는 형태의 소자 제작에 유리하다는 의미"라며 "합성한 고분자를 이용하면 드롭캐스팅 등 용액 공정을 통해 간단하게 유기소자를 제작할 수 있어 반도체 소자 개발에 필요한 공정비용을 대폭 절감시킬 수 있다"고 설명했다.

이후 연구진은 유기 박막 트랜지스터를 제작해 '유사 그래핀'의 전기적 물성을 평가했다. 소재의 캐리어 이동도는 최대 4㎠/VS로 실리콘보다 4배 가량 높았다.

지금까지 개발된 2차원 전도성 고분자 중 가장 우수한 성능이다. 나아가 유사 그래핀 위에 그래핀을 적층한 광(光)검출소자를 구현해본 결과, 제작된 소자가 자외선에서 적외선에 이르는 넓은 영역의 빛을 검출할 수 있음을 증명했다.

캐리어 이동도는 물질 내에서 전하 입자가 얼마나 잘 이동할 수 있는가를 나타내는 지표다. 수치가 높을수록 저항이 작아 더 적은 전력으로도 높은 성능을 낼 수 있다.

전도성 고분자는 화학적으로 밴드갭(Band Gap)을 비롯한 전기적 물성을 조절할 수 있다. 도체, 반도체, 부도체의 특성을 모두 구현할 수 있다는 의미다.

전도성 고분자로만 이뤄진 유기 전자소자 구현은 물론, 활용 목적에 맞게 물성을 조절해 '맞춤형 소자' 개발도 가능하다. 연구진은 초고속 반도체, 고효율 태양전지, 롤러블 디스플레이 등 가볍고 유연하면서도 성능이 우수한 소재가 필요한 여러 분야에 응용될 것으로 기대하고 있다.

이번 연구는 복잡계 자기조립 연구단 등 3개 IBS 연구단의 공동연구를 통해 나온 성과다. 복잡계 자기조립 연구단은 새로운 2차원 전도성 고분자를 합성하고, 분자활성 촉매반응 연구단은 합성 메커니즘을 이론적으로 밝혀냈다. 이와 함께 원자제어 저차원 전자계 연구단은 합성된 2차원 전도성 고분자의 전기적 특성을 규명했다.

연구결과는 저명 국제학술지 '셀(Cell)'의 자매지인 '켐(Chem, IF 18.205)' 이날자 온라인판에 게재됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
갤럭시 S26 시리즈 15만원 인상 [서울=뉴스핌] 이승우 기자 = 메모리 반도체 가격의 상승으로 삼성전자 '갤럭시 S26' 시리즈의 국내 판매 가격이 지난 3월 출시 7개월 만에 올랐다. 1일 전자업계에 따르면 삼성전자가 이날부터 갤럭시 S26 시리즈의 판매 가격을 인상했다. 최근 이동통신사에 해당 시리즈의 변경된 가격을 통보했고 이날 삼성닷컴에도 가격을 반영했다. 삼성전자가 갤럭시 S26 시리즈 판매 가격을 출시 약 7개월 만에 인상했다. [사진=뉴스핌] 대부분 모델은 기존보다 14만9600원이 올랐다. 256GB 기준 일반 모델이 125만4000원에서 140만3600원으로, 플러스 모델이 145만2000원에서 160만1600원으로 각각 14만9600원 오른 것으로 나타났다. 최고가인 갤럭시 S26 울트라 1TB는 기존 254만5400원에서 27만6100원 인상해 282만1500원에 판매된다. 업계에서는 갤럭시 S26 시리즈의 가격 인상 이유로 메모리 반도체 가격 상승에 따른 원가 부담으로 꼽았다. 스마트폰에 탑재되는 모바일 D램과 낸드플래시 가격이 상승한 것이 조달 비용 부담으로 이어졌다. 이전에도 삼성전자를 비롯한 제조사들이 출시 이후 가격을 올린 사례가 있었다. 삼성전자는 지난 4월 갤럭시 S25 엣지, 갤럭시Z폴드7·플립7 일부 고용량 모델의 가격을 인상했다. 애플은 지난달 아이폰18 프로 시리즈 공개한 뒤 기존 아이폰17과 아이폰 에어 등의 국내 판매 가격을 올렸다. 아이폰 에어 1TB는 219만원에서 50만원 비싼 269만원으로 인상되는 등 고용량 제품일수록 상승폭이 큰 것으로 나타났다.  raul1649@newspim.com 2026-10-01 16:00
사진
"앤스로픽, 11월 중순 상장 추진" [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 인공지능(AI) 기업 앤스로픽이 이르면 11월 중순 기업공개(IPO)를 추진한다고 블룸버그가 1일(현지시간) 보도했다. 상장이 성사되면 스페이스X가 세운 사상 최대 기록에 맞먹는 규모가 될 전망이다. 다만 AI 안전 논란과 신규 상장 시장의 부진이 변수로 꼽힌다. 블룸버그는 사안에 정통한 관계자를 인용해 앤스로픽이 이르면 11월 9일 주간부터 공모 마케팅에 들어갈 수 있다고 전했다. 이는 11월 26일 추수감사절 전에 상장해 거래를 시작하려는 일정이다. 관계자들은 논의가 진행 중이어서 일정이 바뀔 수 있다면서도, 늦어도 연내에는 상장할 것으로 예상했다. 기업가치는 1조8000억~2조 달러 수준이 적정하다는 것이 투자자들의 시각이라고 블룸버그는 전했다. 실적 내용도 공개됐다. 앤스로픽의 지난해 매출은 약 46억 달러로 전년 3억8600만 달러에서 크게 늘었다. 반면 순손실은 420억 달러에 육박해 전년 83억 달러에서 다섯 배가량 불어났다. 영업손실도 80억 달러를 상회했다. 앤스로픽은 올해 상당 기간 앞서 나갔으나 최근 오픈AI의 추격을 받고 있다. 최근 몇 달간 오픈AI의 매출 증가세가 가팔라졌기 때문이다. AI 안전 문제도 부담이다. 통제를 벗어난 에이전트에 의한 해킹 사고가 잇따르면서 감시의 눈길이 두 회사에 쏠려 있다. 다리오 아모데이 앤스로픽 최고경영자(CEO)는 개인 웹사이트에 올린 글에서 새 AI 모델의 발전 속도를 늦춰야 한다고 주장했다. 샘 올트먼 오픈AI CEO는 지금 상장하는 것은 현명하지 못하다며 IPO 계획을 미뤘다. 앤스로픽 로고 일러스트 이미지. [사진=로이터 뉴스핌] mj72284@newspim.com 2026-10-02 03:20
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동