전자전기공학과 통합과정 박재영 학생(지도교수: 김영진 교수)이 한국전력공사 전력연구원(이하 한전 전력연)이 주관하는“전류형 HVDC를 통한 계통 주파수 및 연계지점 전압제어를 위한 통합제어 알고리즘 개발”프로젝트를 수행하고,우수연구원으로 선정되었다.

본 상은 ’20년 전국 대학 및 기업체에서 수행 된 한전 전력연 사외공모 기초연구과제(총 204건) 중 선정된 우수과제(총 15건)의 주요 참여연구원에게 주어지는 상이다. 박재영 씨는 본 프로젝트에서 대규모 풍력 발전단지의 안정적인 전력망 연계를 위한 전류형 HVDC와 계통 전압 보조 설비간의 최적 협조 제어 알고리즘의 개발 및 검증을 수행하였다.

[그래핀-실리콘 포토디텍터의 광검출능 향상법]

디지털카메라나 휴대전화기에 내장된 포토센서는 이제 이미지를 인식하는 차원을 넘어 지문인증이나 얼굴인식 등 생체 인식도 가능해졌다. 물체의 이미지를 인식해 ‘이미지 센서의 눈’이라고 불리는 광검출기, 즉 포토디텍터는 그만큼 더 정교하고 안정된 인식능력이 요구된다. 간편한 방법으로 포토디텍터의 광검출 능을 높이는 방법이 개발됐다.

전자전기공학과 반도체 기술 융합센터(CSTC) 이병훈 교수, 유태진 박사 연구팀이 그래핀/p형 실리콘 접합구조를 이용해 고효율 포토디텍터를 제조하는 데 성공했다. 특히, 그래핀을 미리 도핑하는 간단한 방법만으로 검출도와 암전류 특성을 쉽게 개선하는 것이 주목할만한 결과이다. 이번 성과는 국제학술지 ‘레이저 앤드 포토닉스 리뷰즈(Laser & Photonics Reviews)‘ 16일자에 게재됐다.

포토디텍터는 광신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꾸어 주는 광검출기이다. 연구팀은 기존의 포토디텍터에 그래핀을 폴리에틸렌이민(PEI) 도핑하고, 쇼트키 장벽 높이를 0.42eV에서 0.68eV로 조절함으로써 크기가 작은 신호를 감지하도록 성능 개선에 주력했다.

이 방법처럼 쇼트키 장벽 높이를 0.26eV 조절했을 때, 포토디텍터의 암전류는 기존과 비교해 3배(980nA에서 219pA로) 감소했다. 뿐만 아니라, 도핑되지 않은 그래핀/p형 실리콘 광검출기와 비교했을 때, 근적외선(850nm)에서 광검출능(Detectivity)이 529% 향상된 결과를 보였다.

이번에 개발된 그래핀-실리콘 이종접합 포토디텍터는 낮은 암전류로 대기전력을 줄여 소모 전력을 줄일 수 있으며, 매우 작은 신호도 감지해 낼 수 있다. 때문에 소형화, 고속화 되어가는 디지털카메라, 이미지 센서, 동작인식센서, 광통신 시스템 등 정밀한 분야에 응용 가능성이 높을 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구를 통해 개발된 기술은 그래핀 광센서 관련 창업기업인 시그마포토닉스에 이전, 상용화도 추진할 계획이다.

이병훈 교수는 “매우 쉬운 화학적 도핑 방법을 이용하여 광센서의 암전류를 획기적으로 저감했다”며 “그래핀 광센서의 상용화를 앞당기고, 자율주행자동차, 이미지 센서, 광통신 등 다양한 산업 분야에 응용 가능한 신기술이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이 연구는 글로벌프론티어사업 3D 집적 반도체소재 원천기술 및 응용 연구, 창의소재 디스커버리사업 멀티레벨 소재 설계 및 응용 연구, 나노소재 원천기술개발사업, 그리고 과학기술정보통신부 그래핀 배리스터 기반 삼진 로직 소자개발 및 집적공정, 아키텍쳐 연구, 창업기업 시그마포토닉스(2018) 사업의 지원으로 수행됐다.

전자전기공학과 박사과정 이승환 학생(지도교수: 백록현 교수)이 산업통상자원부, 한국산업기술평가관리원(KEIT), 한국반도체연구조합(COSAR)이 주관하는 미래반도체소자 원천기술개발사업(2013.6~)의 “Sub 5nm 노드 향 Gate-All-Around 소자와 TSV를 이용한 3D-IC 구조 제안 및 성능 최적화” 프로젝트를 수행하고, ‘제 4회 K-CHIPS(Korea Collaborative & High-tech Initiative for Prospective Semiconductor research) AWARDS’에서 우수 학생연구원 (상금: 200만원)으로 선정되었다.

본 Awards는 미래반도체소자 원천기술개발사업 참여 학생연구원의 역량 강화와 동기부여를 위해 개최되며, 학생연구원의 연구 성과와 본 사업의 기여도를 종합적으로 평가하여 수상자를 선정한다. 이번 시상은 현재 본 사업의 과제를 진행 중인 총 95개의 참여연구기관 가운데 성과가 우수한 12개의 기관에 수여되었으며, 백록현 교수 연구팀은 작년에 이어 2회 연속 수상하였다. 코로나 시국으로 시상식은 진행되지 않았으며 장학증서와 장학금은 비대면으로 전달되었다.

전자전기공학과 이영주 교수가 반도체설계교육센터(IDEC) 에서 주관한 2021 IDEC Congress에서 2020년도 우수참여교수상을 수상하였다.  IDEC은 1995년부터 산업통상자원부 지원으로 운영되고 있는 국내 최대 규모의 반도체설계 지원센터로, 대한민국 시스템반도체분야 경쟁력을 끌어올린 주역으로 평가받고 있다. (2021년 현재 76개 대학, 372명 교수들이 참여)

이영주 교수는 작년 한 해 동안 디지털 시스템반도체 설계 분야에서 우수한 연구 실적을 거두었으며, 후학 양성을 위한 다양한 교육기회를 제공한 공로를 인정받아 올해 본 상을 수상하였다.

전자전기공학과 김영진 교수가 과학기술정보통신부에서 지원하는 기초연구실 (Basic Research Lab: BRL) 심화형 과제에 선정되어 3+3 년간 연구협약(5억/year)을 맺고, “불확실성 정량화 기반 차세대 전력 시스템 최적 운영을 위한 융합형 AI 기반 제어 체계 개발” 이라는 주제로 연구를 수행한다.

연구팀은 포스텍 산업경영공학과 고영명 교수, 채민우 교수와 중앙대학교 최대현 교수로 구성되어 있으며, 디지털 그리드, 에너지 빅데이터, 최적화 및 확률 모형, 통계학, 사이버 보안 분야의 전문가들이 유기적 협업을 통해 탄소 중립을 위한 난제들을 근본적으로 해결하고 이를 에너지 산업에 적용하는 것을 최종 목표로 한다.

• 기초연구실-심화형 과제

기초연구실 사업내 심화형 과제는 기존 연구들로 해결될 수 없었던 핵심 현안들에 대해서 근본적인 해결책을 마련하기 위하여 우수한 기초 융합 연구들을 지원하는 것을 사업 목표로 한다.

전자전기공학과 백록현 교수연구팀(윤준식 박사, 정진수 박사과정, 이승환 박사과정)이 발명한 특허를 삼성전자에 3억원에 기술 이전했다.

본 특허(금속 소스/드레인 기반의 트랜지스터 및 이의 제조방법)에는 차세대 로직 소자 제작시 공정 비용 증가 없이 성능을 월등히 개선시키는 방법이 고안되었다. 이는 전 세계 반도체 총 매출의 60% 이상을 차지하는 삼성, TSMC, 인텔의 최신예 로직 공정에 반드시 들어가는 소스/드레인 모듈의 killer 기술로 적용 가능하다.

본 기술은 산업통상자원부의 ‘2020년도 미래반도체소자사업’에서 발명된 100여개의 특허 중 수요기업(삼성전자, SK Hynix 등)의 심사를 거친 후, 특허 구매 제안을 받았다.

특히, 삼성전자가 통상실시권(특허권자와의 계약에 의해 일정 범위내에서 특허발명을 실시할 수 있는 권리)을 보유하고 있음에도 불구하고, 특허 구매를 추진하였다는 점에서 그 기술적 가치가 매우 높다고 평가된다.