반도체 ‘전기 병목’ 풀었다…전력 낭비 막는 새 구조 구현

KAIST·성균관대 연구팀 공동 연구
차세대 2차원 소재 기술 개발해

왼쪽부터 KAIST 강기범 교수, 견민승 박사, 김연규 박사과정, 홍승범 교수, (원내 왼쪽부터) 성균관대학교 홍지훈 박사과정, 조성범 교수. 2026.7.13 KAIST 제공

반도체 안에서 전기가 흐르다 ‘길목’이 막히면 성능이 떨어지고 전력 낭비가 커진다. 이런 ‘전기 병목현상’을 풀 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

13일 KAIST는 홍승범, 강기범 신소재공학과 교수팀이 조성범 성균관대 교수팀과 함께 차세대 반도체 소자로 주목받는 2차원 소재(원자 몇 층 두께의 매우 얇은 물질)에서 전기가 막힘없이 흐르는 새로운 구조를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 새로운 구조를 나노미터(㎚·10억분의 1m) 수준에서 직접 관찰할 수 있는 분석 플랫폼도 개발했다.

보통은 금속 전극을 반도체 위에 붙여 전기를 흘려보내지만, 두 물질이 맞닿는 지점에서 저항이 생긴다. 도로의 병목 구간처럼 전류의 흐름이 방해받아 성능은 낮아지고 전력 소모는 커지는데, 특히 칩이 작아질수록 이 문제는 더 심해진다.

연구팀은 이 같은 문제 해결의 실마리를 두께에 따라 전기적 성질이 달라지는 2차원소재 ‘백금 다이셀레나이드’에서 찾았다. 금속 전극을 반도체 위에 붙이는 대신 하나의 소재 안에서 금속처럼 전기가 잘 흐르는 두꺼운 부분, 반도체로 작동하는 얇은 부분을 둔 것. 한 소재 안에 두 영역을 만듦으로써 전류가 경계에서 막히지 않도록 했다.

홍승범 교수는 “차세대 반도체의 전력 손실을 줄이는 데 활용될 것으로 기대한다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘매터’ 7월호에 실렸다.

전혜진 기자 sunrise@donga.com

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