단국대, 초고밀도·저전력 차세대 메모리 핵심 ‘강유전 액정’ 소재 개발
||2025.05.29
단국대학교는 조병기 화학과 교수 연구팀과 UNIST 신태주 교수팀이 상온에서도 안정적으로 분극을 유지할 수 있는 '강유전 액정 소재'를 세계 최초로 개발했다고 29일 밝혔다.
이번에 개발된 소재는 초고밀도, 저전력 차세대 메모리 소자 구현의 핵심 기술로 주목받고 있다.
지금까지 널리 사용되는 디램(DRAM)과 낸드플래시(NAND Flash) 등 기존 메모리는, 전원이 꺼지면 데이터가 사라지거나 집적도가 낮다는 한계가 있었다. 이 때문에 전원이 꺼져도 정보를 유지할 수 있는 강유전성(ferroelectricity) 기반 차세대 메모리 개발이 활발히 이뤄지고 있다.
강유전성이란 외부 전기장이 없어도 전하가 한쪽으로 몰려 있는 '분극' 상태를 지속할 수 있는 성질로, 전기장을 가하면 분극 방향이 바뀌고, 전기장을 제거한 뒤에도 그 상태가 남는다. 이 특성을 지닌 강유전체(ferroelectric)는 저전력 비휘발성 메모리 소자에 적합하다.
하지만 소자의 크기가 작아질수록 상온에서 분극을 안정적으로 유지하는 데 어려움이 있었고, 기존 강유전체 역시 전원이 끊기면 일부 정보가 사라지거나 변형되는 문제가 있었다.
이에 조 교수팀은 한계를 극복하기 위해 '트라이아졸' 기반 화합물과 액정의 특성을 결합한 나선형 원기둥 구조의 새로운 강유전체를 개발했다. 이 구조는 상온에서도 분극을 안정적으로 유지하며, 필요할 때 분극 방향을 바꿀 수 있어 전원이 꺼져도 데이터 저장이 가능하다. 특히 원기둥의 지름이 3나노미터(nm)에 불과해 작은 면적에 많은 셀을 배치할 수 있어 초고밀도 메모리 소자에 적합하다.
조병기 교수는 “이번에 개발한 소재는 안정적인 나선형 구조 구현을 통해 정보를 완벽하게 유지할 수 있어 강유전체 램(FeRAM) 등 고성능 메모리 제작에 유리하다”며 “향후 전자 종이, 유연한 압전 센서, 웨어러블 기기 등 다양한 분야로의 상용화도 가능하다”고 말했다.
이번 연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 'Angewandte Chemie International Edition(IF=16.1)' 2025년 5월호에 '상온에서 완전한 분극 유지와 강유전 스위칭을 구현하는 나선형 컬럼형 액정'이라는 제목으로 게재됐다.
용인=김동성 기자 estar@etnews.com
