국내 연구진, 전류가 흐르는 절연막 개발

실리콘 산화막을 통해 수소를 매개체로 전기가 흐르는 메카니즘(왼쪽), 실제 실리콘 산화막 위에 촉매로 쓰일 수 있는 나노 입자를 아무런 추가 물질 없이 제조하는 과정(오른쪽) 자료=미래창조과학부 제공

국내 연구진이 모래와 유리의 성분이자 절연체인 산화실리콘(SiO₂) 박막에 특정 조건을 가해 전류를 흐르게 하는 기술을 발견했다.

미래창조과학부는 정택동 서울대학교 화학부 교수팀이 모래와 유리의 성분이자 절연체인 산화실리콘(SiO2) 박막을 통해 특정 조건에서 절연체 박막 상의 전기화학적 반응들을 유도할 수 있는 절연막을 개발했다고 1일 밝혔다.

그동안 산화실리콘과 같은 산화물은 절연체로 전극으로는 사용되지 않았다.

하지만 국내연구진은 산화막 안에서 전자 대신 양성자가 투과할 수 있다는 것에 착안, 산화막으로 덮인 전극을 산성 수용액 전해질에 담근 후 전압을 가해 용액에서 산화막 안으로 이동해 들어간 수소 이온의 환원을 통해 전류가 흐르는 것을 발견했다.

즉 절연막인 산화막을 사이에 두고 수소를 매개체로 전기화학 반응이 일어난 것이다. 이를 통해 터널링 현상에 주로 의존하던 종래의 절연막 물성에 개념상의 전환이 일어났다는 게 연구팀의 설명이다.

연구진은 환경·에너지·전자산업·바이오센서 등 광범위한 분야에 다양한 원천 기술들이 쏟아져 나올 수 있을 것으로 기대했다.

특히 생활 속에 다양하게 존재하는 절연체인 산화막을 전자소재 및 촉매 등에 값싸게 응용, 적용하려는 연구 개발에 새로운 가능성을 열어줄 것이라고 평가했다.

이번 연구 결과는 영국에서 발간하는 세계적 권위의 학술지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 지 11월호(11월 12일자 온라인)에 게재됐다.

김은경 기자 cr21@