왼쪽부터 강승균 서울대 재료공학부 교수, 이태우 서울대 재료공학부 교수, 최우영 서울대 전기정보공학부 교수(가나다 순)

서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 과학기술정보통신부가 주관하는 ‘2025년 국가연구개발 우수성과 100선’에 강승균·이태우·최우영 교수(가나다순)의 연구 성과가 최종 선정됐다고 밝혔다.

‘국가연구개발 우수성과 100선’은 정부 지원을 받아 수행된 연구 중 학술적 가치와 경제적 파급 효과가 뛰어난 성과를 선정하는 제도로, 국가연구개발사업을 수행하는 각 부처가 추천한 연구개발 성과 가운데 우수성과를 선정한다. 올해는 총 970건의 후보 성과를 대상으로 전문가 평가와 대국민 공개 검증을 거쳐 최종 100건이 선정됐다.

기계·소재 분야에서는 재료공학부 강승균 교수가 개발한 ‘형상기억 생분해 고분자 기반 주사형 전자텐트로 구현한 전주기 최소침습 뇌 인터페이스 플랫폼’이 선정됐다.

강승균 교수팀은 광범위한 절개, 고정 시술, 제거 수술이 필수적인 기존 뇌 인터페이스 기술의 구조적 한계를 극복하기 위해 형상기억·생분해성 전자소자 플랫폼이라는 새 접근법을 제시했다. 이 플랫폼은 직경 5밀리미터(mm) 이하로 접힌 전자텐트가 주사기를 통해 체내에 삽입된 뒤 체온(36~37°C)에 반응해 약 200배 크기로 자동 전개되고, 사용 후에는 체내에서 자연 분해되는 기술로, ‘전주기 최소침습’ 뇌 인터페이스를 세계 최초로 구현한 성과라는 평가다. 특히 이번에 우수성과 100선으로 선정된 핵심 기술은 PLCL-PLGA 기반 형상기억 고분자와 방사형 기계 전개 구조를 결합한 ‘전자텐트(electronic tent)’ 플랫폼으로, 이를 통해 삽입 과정에서의 조직 손상 최소화와 대면적 뇌 신호 측정이 가능해졌다.

해당 연구는 지난 2024년 국제 저명 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 실리며 그 기술적 우수성을 세계적으로 인정받은 바 있다. 형상기억 고분자·생분해 전자소자·연성 무선 회로를 통합한 새로운 생체 인터페이스 패러다임을 제시한 해당 기술은 향후 뇌전증·파킨슨병·뇌졸중 등 신경계 질환 진단 및 중재, 척수·심장·위장관 등 곡면 장기 인터페이스와 차세대 뇌-기계 인터페이스(BMI) 분야에서 널리 활용될 것으로 기대를 모은다.

강승균 교수는 “이번 성과는 뇌-기계 인터페이스(BMI)의 실용화 과정에서 가장 큰 장벽으로 지적돼 온 침습성과 심리적 거부감을 실질적으로 낮추는 데 기여했다는 점에서 의미가 크다”며 “BMI 기술이 연구 단계를 넘어 실제 임상과 사회 전반으로 확산되는 데 중요한 전환점이 되길 기대한다”고 밝혔다.

정보·전자 분야에서는 재료공학부 이태우 교수가 개발한 ‘차세대 고효율·고색순도 하이브리드 탠덤 페로브스카이트 발광다이오드’, 전기정보공학부 최우영 교수가 개발한 ‘토션 비아 구조를 적용한 고내구성·초저전력 삼차원 집적 나노전기기계 비휘발성 메모리 소자/회로’가 선정됐다.

기존 디스플레이 기술의 한계를 넘기 위해 차세대 소재인 페로브스카이트(Perovskite)에 주목한 이태우 교수팀은 글로벌 디스플레이 시장의 패러다임을 바꿀 혁신적 기술을 선보였다. 현재 상용화된 유기발광다이오드(OLED)나 양자점발광다이오드(QLED)는 색 순도 면에서 근본적 한계를 지녀 차세대 색 표준인 Rec.2020을 완벽히 구현할 수 없었다. 이에 연구팀은 높은 색 순도의 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)와 실용성이 검증된 OLED를 수직으로 적층한 ‘하이브리드 탠덤 PeLED’를 고안했다. 이는 낮은 효율과 짧은 수명이라는 단일 PeLED의 고질적 문제를 동시에 해결할 수 있는 혁신적 연구 전략으로 평가받는다.

외부양자효율(EQE) 37%의 세계 최고 성능, 기존의 단일 PeLED 대비 수백 배 이상 늘어난 약 5600시간의 수명을 확보한 PeLED를 제시한 해당 연구는 그 독창성과 우수성을 인정받아 세계적 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’에 표지 논문으로 게재됐다. 향후 해당 기술은 페로브스카이트 발광 소자의 상용화를 위한 설계 플랫폼을 구축해 후속 융합 연구를 촉진할 예정이다. 또한 연평균 약 40%의 고성장이 예상되는 XR(확장현실) 및 초실감 디스플레이 시장을 선점하고, 글로벌 시장에서 한국 디스플레이 산업의 리더십을 공고히 하는 데 기여할 전망이다.

이 교수는 “본 연구실에서 태동시킨 기술이 상용화에 근접하게 발전한 모습을 보니 깊은 감동과 희망을 느낀다”며 “이 기술이 실제로 제품화돼 세계 시장을 선도할 수 있도록 정부와 산업계의 지속적인 관심과 투자가 이어지길 기대한다”고 소감을 밝혔다.

최우영 교수팀은 기존에 수동적으로만 활용되던 CMOS 배선층에 나노전기기계(NEM) 메모리 소자를 직접 3차원으로 집적하는 새 접근법을 제시했다. 이를 통해 초저전력·무누설전류·급격 스위칭이라는 NEM 고유의 장점을 유지하면서도, 그동안 실용화의 걸림돌이었던 신뢰성 문제의 해결에 성공했다. 특히 이번에 우수성과 100선으로 선정된 핵심 기술은 비틀림(토션)을 허용하는 비아 앵커(Torsional-Via-Assisted, TVA) 구조의 NEM 메모리 소자로, 연구팀은 이 소자의 반복 구동 시 발생하는 기계적 스트레스의 집중을 효과적으로 분산시켜 기존에 비해 약 5배 향상된 내구성과 안정적인 동작을 실증했다.

해당 연구는 지난 2024년 국제 저명 학술지 ‘IEEE Electron Device Letters’의 12월호 표지논문으로 선정되며 학문적·기술적 가치를 인정받은 바 있다. 또한 최 교수팀은 NEM 메모리 소자를 이용해 물리적 복제 불가 함수 및 연상형 메모리를 구현한 연구 결과를 세계적 국제 학술지 ‘Advanced Intelligent Systems’ 2025년 7월호와 9월호에 각각 표지 논문으로 게재했다. CMOS 배선층을 능동 소자 공간으로 확장하는 새로운 3차원 집적 패러다임을 제시한 해당 기술은 향후 초저전력 메모리, AI·엣지 컴퓨팅용 반도체, 고에너지 효율 시스템 반도체 등 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다.

최우영 교수는 “본 연구는 기존의 반도체 기술 자산을 최대한 활용하면서도 완전히 새로운 반도체 소자·공정·설계·모델링 기술을 개발, 통합해야 하는 매우 도전적인 과제였다”며 “도전의 여정에서 많은 시행착오를 겪으며 성실히 연구를 수행한 연구실 학생들과 공동 연구자분들께 깊은 감사를 드린다”고 소감을 밝혔다.