성균관대-인하대 연구팀, 자가치유 메모리 소자 개발

[캠퍼스人+스토리]
다양한 형태로 변형 가능한 자기치유성 메모리 소자 제작

손동희 성균관대학교 교수(왼쪽)·이민백 인하대학교 교수(오른쪽) /제공=성균관대

손동희 성균관대학교(총장 신동렬) 전자전기컴퓨터공학과 교수 연구팀이 이민백 인하대 물리학과 교수 연구팀과 공동연구를 통해 자가치유가 가능한 신축성 비휘발성 저항변화 메모리 소자를 개발했다.

14일 성균관대에 따르면 공동연구팀은 고내구성 지능형 전자피부 시스템 개발에 도움을 줄 수 있는 저항변화 메모리 소자를 제작했다.

최근 자율주행 자동차와 의료영상 정밀 판독 등 인공지능(AI)의 수요가 증가함에 따라 많은 정보를 빠르게 처리할 수 있는 고성능·고용량 메모리 소자에 대한 수요가 높아지고 있다.

이러한 메모리 소자로 대표되는 '플래시 메모리'는 데이터를 장기간 유지하기 어렵다. 이에 대안으로 나온 '저항변화 메모리 소자'는 동작 속도가 수천 배 이상 빠르고 장기간 데이터를 쓰고 지우는 성능 또한 우수해 최근 활발히 연구되고 있다. 또 저항변화 메모리 소자는 인간의 뇌와 유사하게 동작하는 뉴로몰픽 반도체 소자로 응용될 수 있어 앞으로 수요가 더욱 커질 것으로 기대하고 있다.

휘어지는 폴더블 전자기기의 상용화에 따라 유연한 비휘발성 저항변화 메모리 소자 개발 연구도 활발히 진행 중이다. 최근 구불구불한 배선 설계 없이 메모리 소자 자체가 늘어나는 기술이 보고되고 있지만 외부의 강한 충격을 받았을 때 메모리 기능이 상실되는 등 내구성 측면에서 한계를 보였다.

이에 공동 연구팀은 신축성 자가치유 고분자와 마이크로·나노 은 입자가 녹아있는 용액 점도를 조절해 용매의 증발 속도를 제어했고, 전도성 필름 내 상·하부층 각각에 절연성과 전도성이 나타나게 했다. 이렇게 형성된 이중층 필름 두 개를 쌓아 전극층·절연층·전극층 구조의 자가치유성 신축성 비휘발성 메모리 소자를 개발했다.

이는 100% 늘렸을 때 저항의 큰 상태와 낮은 상태 모두 큰 변화없이 안정적으로 유지됐고 30% 변형을 6000번 반복해도 안정적인 메모리 성능을 보였다. 메모리 소자를 두 개로 절단 후 다시 부착해 스스로 회복시킨 후에도 안정적인 전기적·기계적 성능이 나타났다.

또 다양한 크기로 잘랐다가 붙이는 등 사용자 맞춤형으로 제작 가능하고 사람의 심장박동 정보도 24시간 이후까지 저장되는 것이 확인됐다.

손 교수는 "자가치유성을 갖는 신축성 비휘발성 메모리 소자는 향후 뉴로모픽 기반의 생체전자시스템 발전에 중요한 초석이 될 것으로 기대된다"고 연구 의의를 설명했다.

한편 이번 연구결과는 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈에 지난 5일 게재됐다.