에너지기술硏-서울대 연구팀, 컴퓨터 통한 ‘양자계산’법 개발

공상과학(SF) 영화 속 투명 디스플레이 실현을 앞당길 투명한 반도체 소재 후보를 컴퓨터 계산만으로 빠르고 정확하게 찾는 기술을 국내 연구팀이 개발했다.

임강훈 한국에너지기술연구원 박사와 윤용 서울대 재료공학부 연구원팀은 투명한 반도체를 만들 수 있는 소재를 쉽게 선별할 수 있는 새로운 물리학적 특성을 발견하고 이를 실험 없이 ‘양자계산’이라는 컴퓨터 계산 기법만으로 알아내는 기술을 개발했다. 연구 결과는 재료 분야 국제학술지 ‘계산재료’ 4월 3일자에 발표됐다.

투명 반도체는 스마트기기 터치패널, 광고 디스플레이, 발광다이오드(LED), 태양광패널 등에 두루 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. 투명한 디스플레이를 만들려면 투명한 반도체와 배터리 등도 개발돼야 하기 때문이다.

연구팀은 투명하면서도 성능이 우수한 반도체 소재를 찾기 위한 ‘선별 기준’을 먼저 탐색했다. 그 결과 전기가 잘 흐르는 성질(전기전도도)이 반도체 성능에 중대한 영향을 미친다는 점을 알아냈다. 연구팀은 다시 전기전도도에 영향을 미치는 근본 요인을 탐색해 물질 내에서 불순물을 형성하는 성질(수소 불순물 형성 에너지)을 알면 그 소재의 전기전도도와 반도체로서의 성능을 정확히 예측할 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 실제 투명 반도체 후보 소재들의 불순물 형성 정보를 모아 전기전도도를 계산해 높은 정확도로 후보 물질을 찾을 수 있음을 밝혀냈다.

윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com