최근 학부 학생으로서 재료과학 분야의 저명한 저널 'Applied Physics A-Materials Science & Processing'에 논문을 게재해 주목을 받고 있는 김성열 학생(국민대 신소재공학부 4)을 만났다.

“대학교 2학년 때 학부 연구소에 들어갔고, 한국과학창의재단의 ‘대학생 우수연구 아이디어 공모전’에 선정되어 연구를 시작할 수 있었습니다. 그 후에 다시 이공계 우수연구 전환과제로 채택되어 연구를 좀 더 심도 있게 진행할 수 있었고, 그 결과 이번처럼 해외 저널에 소개되는 성과도 거둘 수 있었습니다.”

'MoS2 트랜지스터의 다양한 전기접합 특성' 연구

김성열 학생의 논문은 ‘MoS2 트랜지스터의 다양한 전기접합 특성’에 관한 것이었다. MoS2는 이황화몰리브덴으로 전이금속 칼코겐화합물의 일종인데, 반도체의 실리콘을 대체할 수 있는 물질로 주목을 받았던 그래핀 이외의 이차원 물질로 관심을 모았던 물질이다.

“반도체에서 실리콘으로 트랜지스터를 만드는데, 실리콘을 대체할 수 있는 물질로 그동안은 그래핀이 주목을 받았었습니다. 그런데 그래핀은 반도체가 아닌 준금속의 특성을 보여 전자산업의 핵심소자인 트랜지스터로의 상용화에 큰 장벽을 갖고 있었지요. 그래서 이러한 문제를 극복하기 위해 연구자들은 그래핀 이외의 이차원 물질에 주목하기 시작했는데, 그 가운데 하나가 바로 MoS2였습니다.”

많은 연구자들이 MoS2 트랜지스터 연구에서 전극으로 금을 이용했었는데, 금과 MoS2는 옴 접촉을 이루기 어려운 것으로 알려져 이에 따라 접촉 저항이 낮아 옴 접촉을 형성할 수 있는 다른 금속과의 연구가 필요했다. 그래서 김성열 학생은 MoS2 트랜지스터의 전극으로 티타늄을 사용했고, 거기에서 발생되는 여러 가지 특성을 분석하여 이번에 논문을 작성한 것이다.

“MoS2로 트랜지스터를 만들기 위해 사용한 MoS2는 자연에 존재하는 광물질로, 한 조각을 사는데도 40달러 정도가 들었어요. 게다가 측정 장비도 원자 단위로 봐야하기 때문에 고가의 장비를 빌려서 사용하다보니 굉장히 많은 비용이 필요했습니다. 그러니 아이디어 공모전이나 우수연구 전환과제로 채택되지 않아 지원금을 받지 못했다면 실험을 시작해보지도 못했을 것이고, 지금처럼 논문을 완성하지도 못했을 겁니다.”

학부학생들 연구에도 많은 지원 이뤄지기를

앞으로도 가능성 있는 학부 학생들의 연구에 더 많은 지원이 이뤄지기를 바란다는 김성열 학생은 대학원에 진학해 MoS2에 대한 연구를 더 깊이 해보고 싶다고. 그 이유를 MoS2가 갖고 있는 반도체 특성이 트랜지스터로 응용되는데 큰 장점을 갖고 있기 때문에 향후 연구전망이 매우 밝은 연구 분야기 때문이라고 설명했다.

“어릴 때부터 과학자가 되고 싶다는 꿈을 꾸었지요. 어려서 만화영화를 보면서도 로봇이 신기하다는 생각보다는 그 로봇을 만든 과학자들이 더 좋아보였으니까요.”

하지만 김성렬 학생은 과학자의 꿈을 찾기까지 진로에 대한 고민이 많아 다른 학생들보다 5년이나 늦게 대학에 진학을 했다. 그만큼 신중하게 선택한 자신의 진로인 만큼 그는 앞으로 연구에만 전념할 수 있는 연구원의 연구자가 되고 싶다고 목표를 밝혔다.