[이달의 과학기술자상] 업적요지 및 선정이유

대용량 F램 상용화 길열어…세계반도체시장 선도 기대노태원(盧泰元)교수는 현재의 D램을 대체할 수 있는 F램을 만드는데 필수인 신물질 BLT(비스무스 란타늄 타이타늄 산화물)을 개발했다.

이 물질은 앞으로 대용량의 F램을 상용화하는데 있어 한발 다가섰다는 평가를 받고있다.

F램은 고성능이다. 그러면서 전력은 극히 적게 든다. 따라서 이동통신 단말기나 스마트 카드 등에 널리 쓰일 수 있는 새로운 개념의 메모리 반도체다.

F램은 「꿈의 기억소자」로 불린다. 저장이 가능한 D램, 고속 정보처리가 가능한 S램, 전원이 꺼져도 정보가 사라지지 않는 플래시메모리등 현재 각종 메모리가 갖고있는 장점을 고루 갖추고 있다.

업계에서는 F램이 대용량화될 경우 현재 적용범위를 넘어서는 응용상품 개발이 가능하다고 보고있다. F램시장 규모가 2005년 150억달러에 이를 것이란 예상도 이런 전망에서 나온 것이다.

대량생산을 위해서는 기술적으로 어려움이 많다. 현재 미국, 일본 등 일부 반도체회사에서 생산된 256KB 용량의 제품만이 상용화되고 있을 뿐이다. 삼성전자는 지난해 7월 세계최초로 4MB F램 개발에 성공한 바 있다.

F램 대량생산의 가장 큰 걸림돌은 기존 소재와 공정과정에서 발생되는 문제. F램은 기억소자인 저항기에 전압을 걸지 않아도 스스로 전기를 띠는 강유전체를 이용한다. F램 반도체 제조의 소재로 사용되어온 PZT(납 지르코늄 티탄 산화물)계열 물질은 반복적으로 정보를 읽고 쓰면 성능이 크게 저하되는「피로현상」을 보이는 약점을 지니고 있다. SBT(스트론튬 비스무스 탄탈륨 산화물)계열 물질도 신호크기가 작고 공정과정에서 온도가 너무 높아져 제조시간이 오래 걸리는게 문제점이다.

盧교수가 개발한 신물질은 기존 소재들이 갖고있는 이같은 문제를 모두 극복하고 D램 공정에서도 사용이 가능한 새로운 개념의 강유전체로 인정받고 있다. 영국에서 발행되는 세계적 과학전문지 네이처지는 지난해 10월에 盧교수 연구팀의 논문을 주요논문으로 선정, 학계 권위자의 논문검토문도 함께 게재했다. 논문검토를 맡았던 노스캐롤라이나주립대 재료과 앵거스 킹언교수는『적어도 이물질은 F램 소자를 추구하는데 여태까지 고려되지 않았던 가능성이 있는 물질군을 암시하는 것』이라면서 BLT 개발을 높이 평가했다.

盧교수는『기존 강유전체의 문제들이 완전히 해결될 경우 고집적의 대용량 F램 개발이 가능할 것』이라며 『대용량 F램이 상용화되면 연속촬영이 가능한 카메라, 휴대용 PC등 응용범위가 더욱 넓어질 것』이라고 전망했다.

그는 앞으로 3∼4년간의 추가실험을 거쳐 소자 제고공정 및 장비산업에 적용할 수 있는 단계인 5년후 쯤이면 상품화가 가능할 것으로 보고 있다.

盧교수팀은 지난해 3월 신물질의 국내 특허등록을 마쳤고 미국,일본, 대만등 6개국에 특허를 신청해 놓은 상태다. 특히 盧교수가 획득한 원천물질특허는 앞으로 기술무역 수지 개선에도 크게 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

세계 1위를 달리고 있는 D램분야의 경우 대부분의 원천물질 특허를 외국기관들이 갖고 있어 양산초기에 로열티로 유출되는 금액이 국내 반도체 매출의 10%에 달했다. 더구나 F램분야에서도 선진국업체들이 원천물질과 공정에 대한 특허를 대부분 가지고 있어 국내에서 다시 이분야을 석권하기 위해서는 상당한 로열티의 지불이 예상되었다.

이번 과학자상에 대해 심사위원들은 『盧교수팀의 신물질 개발로 국내 반도체 산업이 F램 분야에서도 주도권을 쥐고 세계시장을 선도할 수 있는 발판을 마련했다』며 개발 성과에 큰 의의를 두고 있다.

또 이번 신물질 개발로 10개의 국제학회에 초청받아 강연을 했고, 200여곳에 이르는 국내외 연구기관에 논문을 보내는 등 세계 연구진들의 관심을 집중시켜 국내 연구수준을 한단계 높이는데 기여한 것으로 인정받았다.

/박현욱기자 [e-mail]

◇심사위원 朴勝德 전 한국표준과학연구원 원장(위원장) 具本國 삼성전자 기술총괄고문 權寧漢 한국전기연구소 소장 金鎭銅 서울경제신문 주필 金忠燮 한국화학연구소 소장 南壽祐 한국과학기술원 재료공학과 교수 朴虎君 한국과학기술연구원 원장 李文基 연세대학교 전자공학과 교수 孫章烈 한양대학교 건축공학과 교수 余琮琪 LG화학기술연구원 원장 李埈承 이화여자대학교 생물학과 교수 鄭明世 한국표준과학연구원 원장 鄭在明 서울대학교 수학과 교수 蔡載宇 인하대학교 기계공학과 교수 崔在益 과학기술부 기획조정심의관

사진설명 F램의 주요부분이 되는 강유전체의 특성을 나타낸 그림. 왼쪽아래가 삼성이 개발한 4메가 F램이고, 위쪽은 자세한 내부 구조. 중심이 되는 강유전체 부분의 기본적인 전기적 성질은 오른쪽 아래 전기이력곡선으로 나타낼 수 있다.

입력시간 2000/05/03 17:02