GIST 이탁희 교수팀, 신소재소자 특성 최초 규명

우주환경에서 탄소나노튜브소자 특성 밝혀

국제학회 주목, ‘우주과학기술 발전에 크게 기여’

 지스트(GIST, 광주과기원) 이탁희 교수 연구팀이 인공위성이나 우주왕복선 등 우주기술 발전에 획기적으로 기여할 수 있는 연구성과를 발표해 국내는 물론 국제학회의 관심을 끌고 있다.  

 
광주과학기술원(GIST, 원장 허성관) 이탁희(38, 사진) 교수 연구팀은 우주복사(space radiation) 환경과 유사한 상황에서도 탄소나노튜브로 만들어진 전자소자의 전기적 특성이 매우 안정적이라는 사실을 최초로 밝혀냈다고 설명했다. 이 교수의 연구결과는 우주 환경에서 탄소나노튜브의 광범위한 응용 가능성을 열어 줄 것으로 평가되면서 나노기술분야에서 세계적 권위를 자랑하는 학술지 나노기술(Nanotechnology) 저널 최근호에 게재됐다. 나아가 미국과 영국의 최신 나노 연구 결과 뉴스지(Nanomaterials Newsletters, Nanowerk)에 소개될 만큼 국제학회의 시선을 끌었다. (논문제목 : Radiation hardness of the electrical properties of carbon nanotube network field effect transistors under high-energy proton irradiation, Nanotechnology, Vol.17, p.5675).

우주복사 환경에 강한 재료나 소자를 개발하는 것은 우주기술(ST:Space Technology) 분야의 오랜 난제이자 중요한 해결 과제였다. 기존의 실리콘(Si) 이나 갈륨비소(GaAs) 기반의 전자소자나 집적회로는 우주복사 환경에서 부정적인 영향을 받기 때문에 기능유지를 위해서는 복사를 막기 위한 차폐물질이나 장치가 필수적이다. 이는 인공위성이나 우주선 등의 부피를 증가시키는 등 ST 발전에 걸림돌이 되어왔다.

최근 전기적 특성이 뛰어나 미래의 신소재로 각광을 받고 있는 탄소나노튜브가 등장하면서 이 물질이 우주 환경에서 안정적인 특성을 유지하는지에 대한 연구들이 활발히 이뤄져 왔다. 이 교수팀은 탄소나노튜브로 만든 실제 전자소자가 우주복사 환경에서 어떤 특성을 보이는지를 규명한 것으로, 이렇게 물질이 아닌 실제 전자소자를 가지고 연구한 것은 이 교수팀이 처음이다.

이탁희 교수, 홍웅기씨(GIST 박사과정학생), 서강대 신관우 교수가 주도한 공동연구팀은 우주환경과 유사한 양성자 빔을 조사한 후에도  단일층 탄소나노튜브로 제작된 전계효과트랜지스터(트랜지스터의 하나로 소스, 드레인, 게이트의 3극을 가지는 반도체, 사진참조)가 매우 우수한 전기적 안정성을 가지고 있음을 보여준 것이다.

한편 이 연구 결과는 과학기술부 21세기 프론티어 사업의 일환인 양성자기반공학기술개발사업 과정에서 나온 것으로 양성자가속기 분야의 핵심기술을 응용했으며 이 분야 기술개발의 파급효과가 매우 크다는 것을 입증한 성과로 평가된다. <홍보협력팀, 2007.1.24>

<사진설명: 양성자 빔 조사 실험에서 사용된 탄소나노튜브 트랜지스터 소자.>


<언론보도현황>

- 뉴시스, 경향신문, 서울신문, 스포츠투데이, EBN산업뉴스, 서울경제, 파이낸셜뉴스, CBS, 국민일보, 전자신문, 머니투데이, 디지털타임스
- 광주일보, 전남매일, 광주매일, 광남일보, 남도일보, 대한일보, 조선일보, 문화일보 



 
※ 용어설명

1. 탄소나노튜브

   : 탄소나노튜브는 합성 방법이나 실험 조건에 따라 단일층(singlwalled), 다층(multiwalled) 등의 다양한 구조를 가지며 기계적, 전기적 특성이 매우 우수한 물질로 기존의 실리콘(Si) 기반의 물질을 대체할 신소재로 알려져 있다. 특히 단일층 탄소나노튜브는 흑연 구조 한 층을 둘둘 말아서 그 끝을 연결해 놓은 구조로 금속성과 반도체성을 가지고 있어 나노기술(NT; Nanotechnology) 분야에서 가장 각광받는 재료중의 하나이다.

2. 우주환경과 유사한 양성자 빔

   : 양성자빔은 우주복사 가운데 85%를 차지하고 있다. 이교수팀은 10¹⁰-10¹² particles/cm²의 조사량을 갖는 10 ~ 35 MeV(메가전자볼트)의 고에너지 양성자빔을 이용했다. 1MeV=100만볼트의 전위차로 가속된 전자의 운동에너지.