에너지과학과 최경민 교수의 스핀정보연구실은 자성 물질이나 전자의 스핀을 이용해 차세대 정보처리 기술을 연구하고 있다. 최근에는 세계적으로 저명한 과학 학술지 네이처(Nature)에 연구 논문이 게재되기도 했다. 최경민 교수와의 인터뷰를 통해 스핀정보연구실을 취재했다.

Q. 스핀정보연구실 소개해주세요!

우리 스핀정보연구실은 자성 물질 및 전자의 스핀을 이용한 차세대 정보처리 기술을 연구, 개발하고 있습니다. 스핀은 전자가 가지는 양자 각 운동량을 의미합니다. 컴퓨터 프로세서 및 메모리소자에서 정보를 처리하기 위해서 주로 전자의 전하를 이용합니다. 스핀소자는 전자의 전하와 스핀을 함께 이용해서 정보를 처리하는 방식입니다. 스핀소자의 대표적인 예로는 우리가 많이 사용하는 하드 디스크와 현재 개발 중인 MRAM (magnetic random access memory) 등이 있습니다.

Q. 대표적인 연구 활동은 무엇인가요?

우리 연구실에서는 전반적인 스핀 소자의 동작 원리를 연구합니다. 주로 전자의 스핀을 어떻게 정렬하여 효율적으로 스핀 전류를 생성하는지, 이 스핀 전류를 자기 메모리에 주입하였을 때 자기 메모리가 어떻게 동작하는지 등을 연구합니다. 또한 자기 메모리 동작에서 동작 속도 향상, 전력 소모 감소, 집적도 향상 등을 위한 새로운 물질을 개발하기 위한 연구도 하고 있습니다.

Q. 연구 과정과 방법을 알려주세요.

우리 연구실에서 연구를 진행하는 주된 방법은 물질, 소자, 측정의 실험 과정이라고 할 수 있습니다. 먼저 원하는 물질의 박막을 증착 기법을 이용하여 제작하고 이 박막으로 반도체 공정을 이용하여 스핀 소자를 제작합니다. 이러한 제작 과정을 거친 후 전기적, 광학적 방법으로 소자의 동작 과정을 측정합니다. 필요할 경우 이론 연구는 타 연구진과 공동 연구를 수행합니다.

Q. 연구 활용 사례를 알려주세요.

기업체 등에서 연구 결과를 활용해 상용화하게 됩니다. 최근 스핀트로닉스 분야 연구진들의 수십 년간의 연구 성과를 바탕으로 대표적인 반도체 기업인 삼성전자 및 TSMC 등에서 내장형 MRAM을 상용화했습니다. 이 MRAM은 스핀 기반 메모리 소자로서 전하 기반 메모리에 비하여 정보 저장의 안정성에 큰 장점이 있습니다. 앞으로 전력 소모 감소 및 집적도 향상을 위한 추가적인 연구를 해나갈 예정입니다.

Q. 스핀정보 연구실만의 자랑거리가 무엇인가요?

우리 연구실의 큰 자랑 중 하나는 교수가 직접 밀접하게 연구에 참여하는 분위기라고 할 수 있습니다. 저는 직접 실험 하거나 장비를 개발하는 것을 좋아합니다. 최근에도 직접 전기적으로 자화를 측정하는 장비를 만들기도 했습니다. 이처럼 교수가 연구에 적극적으로 참여하는 분위기에서 학생들도 더 많은 것을 배울 수 있다고 생각합니다. 우리 연구실의 학생들 자랑을 해보자면, 최근 최영관, 고경훈 학생이 과학계 최고의 학술지인 Nature에 논문을 게재했고 이 내용으로 삼성휴먼테크 논문대회에서 은상을,  SKKU 논문대회에서 대상을 받았습니다.

Q. 연구실에 들어가기 위해 필요한 것이 있나요?

우리 연구실에 들어오기 위해서 특별한 자격은 필요하지 않습니다. 다만 학부 때 열심히 공부한 학생이면 다 좋겠습니다. 연구 내용이나 연구실의 분위기가 궁금하다면 대학원 진학을 결정하기 전에 학부 인턴을 해보는 것도 가능합니다.

Q. 연구원을 꿈꾸는 학생들에게 한마디 해 주세요.

연구원이 되기 위해서는 대학원 기간에 자기 주도적 연구를 해보는 것이 꼭 필요하다고 생각합니다. 처음에는 교수의 지도를 밀접하게 받으며 연구를 배우지만, 어느 정도 훈련이 된 후에는 자기가 연구를 주도해야 합니다. 스핀 연구 분야는 재료, 물리, 전자 등의 학문이 융합된 분야입니다. 연구원으로서 재료 분야에 관심이 있으면 새로운 자성 재료를 연구할 수 있고, 물리 분야에 관심이 있으면 새로운 스핀 동작 원리를 연구할 수도 있고, 전자 분야에 관심이 있으면 스핀 소자 응용을 연구할 수도 있습니다. 자신이 관심 있는 분야를 자기 주도적으로 연구할 수 있는 능력을 기르기를 바랍니다.

▶︎ 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/gmchoi