[전북 24시] 전북대 배학열 교수팀, 극한환경서 활용할 차세대반도체 소자 개발

초광대역갭 페로브스카이트 산화물 기반 FET 구현
전북대 김가람 교수, 외국인 학습자 맞춤형 교재 개발
파프리카, 천적 활용과 데이터 기반 생산안정화 도모

(시사저널=전북본부=정재근 기자)

전북대 배학열 연구팀과 미국 미네소타대 연구팀원들 ⓒ전북대 제공

전북대학교 전자공학부 배학열 교수 연구팀이 홍익대학교 이기영 교수 연구팀, 미국 미네소타대학교(University of Minnesota) Bharat Jalan 교수 및 Gang Qiu 교수 연구팀과 공동으로 초광대역갭(Ultra-Wide Bandgap·UWBG) 페로브스카이트 산화물 기반의 고내구성 반도체 소자를 개발했다.

이번 연구 성과는 반도체 및 재료과학, 나노기술 분야 최상위권 국제학술지인 『Advanced Functional Materials』(IF 19.9, JCR 상위 4.2%) 최신호에 'Discovery of Energy-Localized Trap States via Opto-Electrical Spectroscopy in UWBG Perovskite La:SrSnO3 FETs'제목으로 게재되며 높은 학술적 가치와 응용 가능성을 인정받았다.

연구팀이 주목한 스트론튬 주석 산화물(SrSnO3)은 주석(Sn) 기반 페로브스카이트 산화물로, 약 4.3eV의 초광대역갭을 지녀 차세대 트랜지스터 소재로 주목받아 왔다. 넓은 밴드갭 특성상 높은 전계와 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있을 것으로 기대되지만, 페로브스카이트 고유의 ABO3 결정 구조가 지닌 유연성으로 격자 왜곡과 이온성 결함이 쉽게 발생한다는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 SrSnO3 내 스트론튬(Sr) 자리를 란타넘(La)으로 치환하는 도핑 방식을 적용, n형 전자 농도를 정밀하게 조절하고 전계효과 트랜지스터(FET)의 안정적 구동을 구현했다.

특히 연구진은 La 치환 과정에서 함께 형성되는 산소 공공(oxygen vacancy)이 특정 파장의 빛에 선택적으로 반응한다는 점에 주목했다. 이를 바탕으로 산소 공공이 SrSnO3 밴드갭 내부의 특정 에너지 영역에 형성되는 결함 준위와 밀접하게 연관돼 있음을 규명했다.

이는 초광대역갭 페로브스카이트 산화물에서 소자 성능과 장기 신뢰성을 좌우하는 결함의 기원을 전기적·비파괴적 분석 기법으로 소자 수준에서 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다.

연구팀이 제작한 트랜지스터는 1011 이상의 높은 전류 점멸비(On/Off current ratio)를 기록하며, 페로브스카이트 기반 트랜지스터 가운데 세계 최고 수준의 성능을 보였다.

그동안 페로브스카이트 소재 연구는 태양전지와 광전자 분야를 중심으로 활발히 이뤄져 왔다. 이번 연구는 페로브스카이트의 활용 범위를 고신뢰성 초광대역갭 반도체로 확장할 수 있는 가능성을 제시했다는 데 의미가 있다. 향후 우주환경과 같은 극한환경용 반도체를 비롯해 차세대 고집적 반도체, 전력반도체 등 다양한 분야로의 활용 확대가 기대된다.

배학열 교수는 "이번 연구는 차세대 초광대역갭 소재를 활용해 고성능 반도체 소자를 구현한 데 더해 소자의 장기 신뢰성을 좌우하는 결함의 원인까지 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "우주·항공·국방 및 극한환경 전자시스템에 활용 가능한 와이드 밴드갭 산화물 반도체 기술개발로 이어질 수 있도록 노력하고, 반도체 소자와 공정 분야의 전문인력 양성에도 집중하겠다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 나노소재기술개발사업(소재글로벌 영커넥트), 과학기술정보통신부·정보통신기획평가원(IITP)의 AI 최고급신진연구자지원사업, 우수신진연구자사업, BK21 JIANT-IT 인력양성사업단 등의 지원을 받아 수행됐다.

◇유학 준비부터 강의, 보고서까지…'세종학당 유학 한국어 1·2' 교재 출간

김가람 전북대 한국어학과 교수

전북대학교 남원 글로컬캠퍼스 한국어학과 김가람 교수가 세종학당에서 한국 유학을 준비하는 외국인 학습자를 위한 특별 과정 교재  를 출간했다.

세종학당은 국외 한국어 교육과 한국 문화 보급을 위해 설립된 문화체육관광부 산하 기관으로, 현재 전 세계 89개국 273개소에서 운영되고 있다. 2025년 한 해에만 약 24만 명의 외국인이 세종학당에서 한국어를 학습하는 등 세계 한국어·한국문화 확산의 핵심 교육기관으로 자리하고 있다.

최근 세종학당 학습자들의 한국어 학습 목적이 문화적 관심을 넘어 한국 유학과 이주, 취업 등으로 다변화하면서 실제 대학생활과 학업 수행에 필요한 교육과정에 대한 수요도 커지고 있다. 이번 교재는 이러한 변화에 맞춰 해외 학습자들이 한국 유학을 준비하고 대학 생활에 안정적으로 적응할 수 있도록 돕기 위해 개발됐다.

은 유학 준비 과정과 한국 생활 적응에 필요한 의사소통 내용을 중심으로 구성됐다. 는 강의 듣기, 학술 자료 읽기, 보고서 작성 등 대학에서의 학업 수행에 필요한 한국어 능력을 기를 수 있도록 설계됐다. 한국 대학의 문화와 실제 학업 환경을 반영해, 학습자가 입학 이후 겪을 수 있는 언어적·문화적 어려움을 줄이는 데 초점을 맞췄다.

김 교수는 "비슈케크 세종학당에서 로 공부한 키르기스스탄 신입생이 전북대에 와서 자신이 배운 교재를 쓴 교수의 수업을 듣게 돼 매우 신기하다고 말한 적이 있다"며 "앞으로도 많은 외국인이 『세종학당 유학 한국어』로 한국어를 배우고 전북대에서 학업의 꿈을 이어가기를 기대한다"고 말했다.

김 교수는 2022년 세종학당 정규 교재인 를 출간했으며, '세종한국어평가(SKA)' 출제위원을 맡는 등 유학생 대상 한국어 교육 분야의 전문성을 꾸준히 쌓아왔다.

한편, 전북대 남원 글로컬캠퍼스 한국어학과는 유학생 전용 학과로, 한국어와 한국문화에 대한 깊이 있는 이해를 바탕으로 전문 분야에서 활동할 글로벌 인재를 양성하고 있다. 현재 70명의 유학생이 재학 중이다.

◇해충 예찰·천적 정착관리부터 AI 복합환경제어 기술세미나 

전북도농업기술원이 파프리카의 천적 활용 및 데이터 기반을 통해 생산 안정화 방안을 찾는 세미나를 개최했다. ⓒ전북도농업기술원 제공

전북특별자치도농업기술원(원장 최준열)은 3일 과채류연구소에서 파프리카 재배농업인과 연구개발, 현장지도, 관련 전문가 등 20여명이 참석한 가운데 '시설원예 천적활용과 데이터기반 환경관리기술 세미나'를 개최했다. 

이번 세미나는 이상기상과 병해충 발생 양상 변화에 대응해 천적을 활용한 친환경 해충관리기술과 온실 데이터를 기반으로 한 정밀 환경관리 사례를 공유하고, 농가 현장에서 활용할 수 있는 실질적인 적용방안을 모색하기 위해 마련됐다.

이번 열린 세미나에서 백두현 대표(그린)는 파프리카 주요 해충의 발생 여부를 확인하는 예찰 방법과 해충별 천적 선정, 투입 시기 및 정착관리 요령을 설명했다. 또한 천적에 미치는 영향을 줄이기 위해 선택성 작물보호제를 병행하고, 방제 후에도 해충과 천적의 밀도 변화를 지속적으로 확인해야 한다고 강조했다.

이어 홍의기 대표는 (DK에코팜) 'AI 기반 스마트팜 복합환경제어 기술'을 주제로 온도·습도·일사·이산화탄소·양수분 등 온실 센서 데이터와 환기·관수 등 구동 이력을 함께 분석하는 방법을 소개했다. 특히 개별 환경요인을 각각 제어하기보다 환경변수 간 상호작용과 작물의 생육상태를 종합적으로 판단하는 복합환경제어 사례를 공유했다.

종합토의에서는 천적 투입 시기와 방사량, 작물보호제가 천적에 미치는 영향과 약해지속기간, 농가에서 우선적으로 수집, 관리해야 할 환경데이터 등을 중심으로 현장 적용방안을 논의했다.

박종숙 과채류연구소장은 "연구는 현장에서 완성된다는 자세로  농업인과 함께하겠다"며 "천적 활용과 데이터 기반 환경관리 기술이 시설과채류의 안정생산과 농가 경영 개선에 실질적인 도움이 되도록 연구와 기술지원을 강화하겠다"고 말했다.

◇ 하나은행·전주세계소리축제와 협력, 아이들 체험 프로그램도 인기

전북혁신도시에 입주한 국민연금공단이 2일 지역주민들을 초청해 동행 콘서트를 진행했다. ⓒ국민연금공단 제공

국민연금공단(이사장 김성주)은 2일 공단 본부에서 하나은행, 전주세계소리축제와 공동으로 지역주민을 위한 '동행 콘서트'를 개최했다. 

이번 행사는 전북혁신도시 대표 공공기관 국민연금공단의 창립 39주년을 맞아 국내 대표 금융기관인 하나은행, 전북도를 대표하는 전주세계소리축제와 함께 지역주민들을 초청해 지역사회 나눔 실천 일환으로 진행됐다.

1부 행서에서 전북지역 아동들에게 오감 만족 프로그램으로 문화체험 기회를 제공하고, 2부에서는 야외 콘서트를 통해 지역주민과 함께하는 문화의 장으로 구성했다.

1부에서는 지역 내 아이들 100여 명을 초청해 하나은행이 준비한 경제 뮤지컬과 타악기 공연 체험, 키링 만들기와 도자기 꾸미기 활동 같은 다양한 문화·경제 프로그램을 진행했다.

야외 특설무대에서 열린 2부 공연에는 거미, 김준수, 두번째달, 석상근, 송난영, 35사단 군악대 등 다양한 장르의 아티스트가 참여해 지역주민 1천여 명과 함께하는 화합의 장을 만들었다.

이밖에도 행사장 주변에는 국민연금공단과 하나은행을 비롯한 지역사회 복지기관들의 홍보 부스가 함께 운영됐다.

김성주 이사장은 "이번 동행 콘서트는 공공기관과 금융기관, 문화예술기관이 함께 협력해 지역 아이들과 주민들에게 문화 향유 기회를 제공한 뜻깊은 자리였다"며 "앞으로도 국민연금은 지역에 필요한 사회공헌활동을 지속적으로 확대해 나가겠다"고 밝혔다.