한국공학대학교 신소재공학과 목표 로드맵

본 연구는 CMOS 공정 호환성이 높은 HZO 강유전체를 이용해 차세대 뉴로모픽 시스템의 핵심 부품인 인공 시냅스 소자를 성공적으로 구현함으로써, 저전력·고효율 인공지능 반도체 개발의 실질적인 가능성을 실험적으로 제시했다는 학문적 의의를 가집니다.

이 연구는 기존 컴퓨팅 시스템의 '폰노이만 병목 현상'을 해결하기 위해, 인간의 뇌를 모방한 뉴로모픽 컴퓨팅용 인공 시냅스 소자를 제작한 프로젝트입니다. 연구팀은 저전력, 비휘발성 특성을 지닌 HZO(하프늄 지르코늄 산화물) 강유전체를 핵심 소재로 사용하여 3단자 구조의 소자를 설계 및 제작하였습니다. 실험 결과, 뚜렷한 히스테리시스 곡선과 우수한 잔류 분극 값을 확인하여 제작된 소자가 강유전체로서 성공적으로 작동함을 입증했으며, 이는 향후 인공지능 반도체에 적용될 가능성을 보여줍니다.

마찰 교반 공정을 적용한 고강도 알루미늄 합금의 내마모성 저하 메커니즘을 '연화층' 형성 관점에서 명확히 규명하고, 소재의 열 민감도-연화층-내마모성 사이의 상관관계를 제시했다는 데 학문적 의의가 있습니다.

본 연구는 마찰 교반 공정(FSP)이 AA7075 알루미늄 합금의 내마모성에 미치는 영향을 분석했습니다. 공정의 영향을 받은 영역, 특히 스터존(Stir Zone)은 기존 소재보다 내마모성이 저하되었는데, 그 핵심 원인은 마모 시 발생하는 마찰열로 인해 표면 아래에 형성되는 '연화층' 때문입니다. 공정으로 인해 열에 민감해진 미세 조직일수록 더 두꺼운 연화층이 형성되어 마모가 심화되었으며, 이 연화층의 두께가 내마모성을 결정하는 핵심 인자임을 규명했습니다.