충남대, 글로벌 연구 역량 입증...차세대 반도체 개발 등

[충청뉴스 이성현 기자] 충남대학교가 글로벌 연구 역량을 입증하고 있다.

충남대는 첨단 양자 반도체 전도 메커니즘 규명과 맞춤형 생분해 고분자 개발 등 첨단 소재 분야에서 괄목할 연구 성과를 거뒀다고 10일 밝혔다.

이와 함께 지역 청소년 대상 글로벌 인재 양성 프로그램도 운영하며 지역 거점 국립대학으로서 연구·교육 역량을 강화하고 있다.

차세대 양자 반도체 '이상한 전기 흐름' 원인 밝혀

차세대 반도체 분야에서 오랫동안 미해결 과제로 남아 있던 '비페르미 액체(Non-Fermi Liquid)' 현상의 원인이 물질별로 다르다는 점이 국내 연구진에 의해 규명됐다.

충남대 신소재공학과 최민섭 교수 연구팀은 성균관대 연구팀과 PdSe₂, WSe₂, MoS₂ 등 대표적인 2차원 전이금속 칼코겐화합물(TMD)의 전기 전도 특성을 분석했다.

금속 내 전자는 저온에서 일정한 규칙에 따라 움직이지만, 전기를 잘 통하는 상태와 그렇지 않은 상태의 경계인 양자 임계점 부근에서는 기존 페르미 액체 이론을 벗어나는 비페르미 액체 현상이 일어난다.

그동안 학계에서는 이 현상의 주원인이 전자 간 강한 상호작용인지, 물질 내부의 불순물·결함 등 무질서(disorder) 때문인지를 두고 논쟁을 이어왔다.

공동연구팀이 전자 간 쿨롱 상호작용과 내부 무질서의 영향을 비교·분석한 결과, 소재에 따라 비페르미 액체 거동의 미시적 원인이 다른 것으로 나타났다.

PdSe₂에서는 내부 무질서가 비페르미 액체 특성을 주도한 반면 WSe₂와 MoS₂에서는 강한 전자 상호작용이 양자 임계 현상을 지배했다.

연구팀은 양자 임계 스케일링 분석을 통해 각 소재가 서로 다른 보편성을 갖는다는 점도 확인했다. 이는 2차원 반도체의 양자 임계 현상이 단일 메커니즘이 아닌, 전자 상호작용과 무질서의 상대적 영향에 따라 다르게 발생함을 뜻한다.

최민섭 교수는 "이번 연구는 2차원 반도체에서 양자 임계 현상의 미시적 기원을 규명함으로써 오랫동안 해결되지 않았던 비페르미 액체 전도 메커니즘을 이해할 수 있는 중요한 단서를 제시했다"며 향후 차세대 양자 반도체와 인공지능 반도체 소재 개발의 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대한다"고 설명했다.

기계적 강도와 생분해성 모두 잡은 친환경 PBS 고분자 개발

이와 함께 충남대 유기재료공학과 구준모 교수팀이 한국화학연구원 신기영·이민경 박사팀과 기계적 강도를 높이면서 사용 환경에 따라 분해 경로를 제어할 수 있는 친환경 poly(PBS) 기반 고분자 소재를 개발했다.

대표적 생분해성 고분자인 PBS는 외부 환경 조건에 따라 분해 양상이 달라져 분해 속도를 예측하거나 제어하기 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 In-situ 중합 공정을 적용해 셀룰로오스 나노결정(CNC), 구연산(CA), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 등 세 가지 첨가제를 PBS 분자 구조 내부에 도입해 이를 해결했다.

구연산을 도입한 PBS-CA 소재는 3차원 분지 및 가교 구조를 형성해 기존 순수 PBS보다 30% 이상 향상된 79MPa의 인장강도와 우수한 인열강도를 확보했다.

실제 하천 수계 환경을 모사한 생분해 실험에서 석유계 플라스틱인 LDPE와 PET가 전혀 분해되지 않은 반면, 개발된 소재는 12주 만에 완전히 생분해됐다.

구준모 교수는 "이번 연구는 단순한 분해율 향상을 넘어 첨가제의 종류와 구조에 따라 플라스틱의 생분해 메커니즘을 제어할 수 있음을 입증한 연구"라며 "사용 목적과 매립·폐기 환경에 최적화된 친환경 고분자 소재 설계와 지속가능한 플라스틱 기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대한다"고 설명했다.

대전 직업계고 글로벌 진출 특별훈련 지원

한편 충남대는 지역사회 교육 기반을 강화하는 데도 힘을 쏟고 있다.

충남대 국제교류본부는 대전시교육청의 위탁을 받아 진행한 '2026년 직업계고 글로벌 현장학습 영어 심화교육'을 마치고 30명의 수료생을 배출했다.

지난달 열린 교육에는 유성생명과학고, 대전대성여자고, 대전생활과학고, 충남기계공업고, 대전여자상업고, 대전도시과학고, 대전신일여자고, 계룡디지텍고 등 대전 지역 8개 직업계고에서 선발된 학생 30명이 참가해 전원 수료했다.

교육과정은 원어민 강사진의 지도 아래 실용 회화와 비즈니스 영어 중심으로 운영됐다. 올해는 해외 취업 수요를 반영해 '뷰티 직무'를 새롭게 추가했으며 식당, 호텔, 고객 응대 등 실제 해외 근무 환경을 가정한 상황별 롤플레잉 수업을 확대했다.

안현주 본부장은 "이번 교육은 학생들이 영어를 지식으로 배우는 데 그치지 않고, 해외 현장에서 영어 의사소통과 고객응대 역량을 실제 상황에서 발휘할 수 있도록 하는 데 중점을 뒀다"며 "충남대학교는 앞으로도 지역 청소년과 대학생 등 다양한 교육 수요자를 대상으로 실질적인 글로벌 역량을 키울 수 있는 맞춤형 외국어 교육 프로그램을 확대해 나가겠다"고 밝혔다