연구
< (왼쪽부터) 물리학과 김갑진 교수, 신소재공학과 박병국 교수, 신소재공학과 최종국 박사과정, 물리학과 박재현 박사 >
우리 대학 물리학과 김갑진 교수와 신소재공학과 박병국 교수 공동연구팀이 뇌 모방 소자로 개발 중인 스핀토크발진기 주파수 대역을 증대시킬 핵심 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
두 연구팀은 비자성체/강자성체/산화물 3중층 구조의 자기발진소자에 게이트 전압을 인가하여 GHz 수준의 발진주파수 조절에 성공하였다. 이는 기존 기술보다 약 10배 이상 향상된 결과로 스핀토크 기반 뉴로모픽 소자가 가진 학습 효과의 휘발성, 좁은 주파수 대역 등의 문제를 해결할 핵심 기술로 제안되었다.
본 소자는 게이트 전압이 영구적으로 수직자기이방성을 변화시켜 소자에 전류가 흐르지 않아도 학습 내용이 저장되어 있는 비휘발성 특성을 가지고 있으며 그 폭이 GHz 수준으로 넓어 뉴로모픽 소자 활용성을 증대시켜줄 것으로 기대된다.
신소재공학과 최종국 박사과정과 물리학과 박재현 박사가 공동 제1저자로 참여하고, KAIST 신소재공학과 강민구 연구원, 고려대학교 이재성 교수와 김도윤 연구원, KAIST 물리학과 이경진 교수가 공동저자로 참여한 본 논문은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 6월 30일 온라인 게재됐다. (논문명 : Voltage-driven gigahertz frequency tuning of spin Hall nano-oscillators)
기존의 스핀토크발진기 기반 뉴로모픽 소자는 학습 대상을 주파수 대역에 대응시켜 학습하는 소자로, 전류가 흐르지 않으면 학습 내용이 사라지는 휘발성과 200MHz 이내의 제한적인 학습 가능 대역폭을 가지고 있어 이에 대한 개선이 필요한 상황이다.
< 그림 1. (a) 전압 제어 스핀토크발진기의 모식도와 주사전자현미경 이미지 (b) 전압 인가에 의한 스핀토크발진기의 스펙트럼 변화 (c) 게이트 전압의 누적 인가에 따른 스핀토크발진기 발진 주파수 변화 (각 전압은 10 초간 인가됨) >
이번 연구에서 연구팀은 게이트 전압 인가가 소자의 수직자기이방성을 영구적으로 조절하고 이를 통해 자기공명주파수가 조절된다는 사실을 이용하여 기존 보고의 10배 이상인 2.1 GHz 이상의 광대역 조절 가능한 발진기를 실현하였다. 본 기술은 스핀-홀 나노 발진기 기반 뉴로모픽 소자 개발에 핵심 기술로 활용될 것이라 기대된다.
한편 이번 연구는 KAIST 글로벌 특이점 연구사업, 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단 선도연구센터/중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
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연구 "좋으라고 넣었는데"...KAIST, 전기차 하이니켈 배터리 성능 저하 원인 밝혀
리튬이온 배터리 중에서도 고에너지형 전기차에 주로 사용되는 하이니켈 배터리는 에너지 밀도가 높지만 성능 저하가 빠르다는 한계를 안고 있다. 우리 대학 연구진은 하이니켈 배터리가 빠르게 망가지는(열화되는) 근본 원인을 세계 최초로 규명하고, 이를 해결할 새로운 접근법을 제시했다. 우리 대학은 생명화학공학과 최남순 교수 연구팀이 신소재공학과 서동화 교수 연구팀과 함께, 그동안 배터리의 안정성과 수명 향상을 위해 사용돼 온 전해질 첨가제 ‘석시노니트릴(CN4)’이 하이니켈 배터리에서는 오히려 성능 저하를 일으키는 핵심 원인임을 밝혀냈다고 3일 밝혔다. 배터리는 양극과 음극 사이를 리튬 이온이 오가며 전기가 만들어진다. 리튬 이동을 돕기 위해 전해질에는 소량의 CN4가 들어가는데, 연구팀은 두 개의 니트릴(-CN) 구조를 가진 CN4가 하이니켈 양극 표면의 니켈 이온과 지나치게 강하게 달라붙는다는 사실을 컴퓨터 계산으로 확인했다. 니트릴 구조는 탄소와 질소가
2025-12-03 -
인물 세계 석학 3인 초빙, 글로벌 연구 역량 강화
우리 대학이 세계적인 석학인 미국 노스웨스턴대 존 로저스(John A. Rogers) 교수를 비롯해 3명의 석학을 신소재공학과 등 주요 학과의 초빙석학교수(Invited Distinguished Professor)로 임용했다고 27일 밝혔다. 존 로저스 교수(미국 노스웨스턴대)는 신소재공학과에서 2025년 7월부터 2028년 6월까지 재직할 예정이며, 그레그 로서멜 교수(Gregg Rothermel, 미국 노스캐롤라이나 주립대)는 전산학부에서 2025년 8월부터 2026년 7월까지, 최상혁 박사(Sang H. Choi, 미국 NASA 랭글리 리서치센터)는 항공우주공학과에서 2025년 5월부터 2028년 4월까지 근무하게 된다. 생체 통합 전자소자(bio-integrated electronics) 분야 세계적 권위자인 존 로저스 교수는 유연 전자소자, 스마트 피부, 이식형 센서 등 첨단 융합기술을 선도해 왔으며, Science, Nature, Cell 등 세계 최고 학술지에
2025-06-27 -
연구 6밀리초에 단백질 반응 순간 포착 성공
생명현상을 이해하고 나아가 신약 개발을 위해 단백질 상호 작용 및 효소-기질 반응 등 마이크로초(micro-second)~밀리초(milli-second) 수준의 짧은 시간 동안 일어난 현상을 이해하는 것이 핵심이다. KAIST 연구진이 생명 현상을 이해하는데 필수적인 생화학 반응의 변화를 수 밀리초 수준에서 정지시키고 분석하는 방법을 개발했다. 우리 대학 화학과 강진영 교수와 물리학과 이원희 교수의 공동 연구팀이 초고속 생화학 반응 연구를 위한 ‘패릴렌(parylene)’* 기반 박막 미세유체 혼합-분사 장치’를 개발했다고 24일 밝혔다. *패릴렌: 단백질 반응을 초고속으로 관찰하기 위한 미세유체(microfluidics) 장치를 만드는 핵심 재료로 수 마이크로미터의 얇은 박막형태로 스프레이 제작이 가능하게 만든 소재임 이번 연구는 기존에 제시됐던 시간 분해 초저온 전자현미경(이하 TRCEM, Time-resolved cryo-elect
2025-03-24 -
인물 신소재공학과 주소연 박사, 세계적 학술지 부편집장 임명
우리 대학 신소재공학과 주소연 박사(지도교수 홍승범)가 한국인 최초로 세계적으로 귄위있는 재료 과학 학술지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)의 출판 개발팀(Publishing Development Team) 부편집장(Deputy Editor)으로 임명되었다. 이는 2025년 2월 박사과정 졸업과 동시에 세계적인 학술지의 부편집장으로 임명된 한국 최초 사례이자, KAIST가 배출한 연구자가 탁월한 학문적 영향력과 학술적 소통 역량을 세계적으로 인정받은 성과이다. 어드밴스드 머티리얼즈는 독일 출판사 와일리(Wiley-VCH)에서 발행하는 최상위 재료 과학 및 공학 저널로서 나노소재, 전자재료, 바이오소재 등 첨단 재료 연구를 다루며, 1989년 창간 이후 지속적으로 높은 영향력을 유지하고 있다. 학술지의 부편집장은 단순히 논문을 검토하는 역할을 넘어 전 세계 연구자들과 소통하며 학문적 흐름을 조정하는 핵심적인 역할을 하는 중요한 직책이다. 이러한 점
2025-02-21 -
인물 박용근 교수, 아산의학상 젊은의학자상 수상
우리 대학 물리학과 박용근 교수가 아산사회복지재단(이사장 정몽준)이 선정한 제18회 아산의학상 젊은의학자부분 수상자로 선정됐다. 아산의학상은 기초의학 및 임상의학 분야에서 뛰어난 업적을 이룬 의과학자를 격려하기 위해 2008년 제정된 상으로 의과학 전문가들로 구성된 위원회의 심사과정을 통해 수상자를 선정하고 있다. 그 중 젊은의과학자상은 45세 미만의 의과학자에게 수여된다. 박용근 교수는 세포 및 조직을 염색 없이 고해상도 3D 영상으로 측정하고 분석할 수 있는 ‘홀로토모그래피’ 원천 기술을 개발하여 바이오이미징 분야에 혁신적인 기여를 하였다. 또한, 홀로토모그래피의 이론과 실용화에 성공하여 전통적인 현미경 기술의 한계를 극복하였다. 이를 통해 세포 치료제, 재생 의학 등 다양한 의학 분야에서 새로운 연구 가능성을 열어 의과학 연구의 효율성을 크게 향상시켰다. 특히, 인공지능과 홀로토모그래피를 결합해 라벨링없이 생체 시스템을 3D로 시각화하고
2025-01-21