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동역학, 미래를 여는 새로운 움직임입니다. - 이재동 교수님 인터뷰

  • 조회. 109
  • 등록일. 2019.10.07
  • 작성자. 홍보팀

DGIST 신물질과학전공 이재동 교수

주도적인 연구와 집요함,

새로운 물성의 세계로 당신을 초대합니다.

교수님과 연구실에 대한 간단한 소개 부탁드립니다.

저는 고체물리학 이론 중에서도 다체이론을 전공하여 학위 과정 중에는 주로 상관전자계의 동역학적 물성을 연구하고, 일본의 국립대학에서 자리를 잡은 후에는 상관전자계의 실시간 초고속 동역학 및 비평형 현상 등을 주로 연구하습니다. DGIST에 부임한 이후에는 연구 분야를 보다 확장하여 다체 이론을 기반으로, 고체물리학 이론의 또 다른 한 축인 전자구조 계산까지 확장하여 자성체, 위상 절연체, 반도체, 또는 그 이종 접합체에 대한 초고속 동역학 및 전자기 물성까지 연구하고 있습니다. 우리 연구실의 이름은 광물성 이론연구실 (Light and Matter Theory Lab)인데 기본적으로 고체물리학 이론을 연구하는 연구실입니다. 물론, 고체물리학 이론도 그 스코프가 매우 넓은 학문이며, 기본적으로 우리 연구실은 물질과 빛의 상호작용으로 유도되는 특별한 광학 물성을 집중적으로 연구하고 있습니다.

연구분야에 대한 설명 부탁드립니다.

빛에 의해 유도되는 물질의 초고속 동역학은, 물질을 연구하는 하나의 차원, 즉 시간을 극단적으로 축소함으로써 얻어지는 새로운 물성의 세계를 연구하는 나노과학을 생각하시면 됩니다.초고속 동역학의 세계에서는 에너지의 보존 법칙이 성립되지 않는 등 불확정성 원리가 극단적으로 지배하는 세계여서 열역학적으로 얻어질 수 없는 새로운 현상, 물성의 리프로그래밍이 구현되기도 합니다. 그러한 의미에서 초고속 동역학은 매우 미래 지향적인, 미래를 여는 새로운 학문이라 할 수 있을 것입니다. 한편, 자성체, 위상 물질, 반도체, 또는 그 이종 접합체에 대한 전자기 물성 및 수송 특성에 대한 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 정체기를 맞이한 실리콘 전자공학을 대체하여 초 저전력화, 대용량화, 초고속화를 통한 초연결-초 지능성 미래 반도체의 연구에 맥이 닿습니다

교수님이 이러한 연구 분야를 선택하게 된 계기가 궁금합니다.

연구 중인 주제는 크게 네 가지로 나눌 수 있습니다. 상관 물질의 시간 분해 초고속 연구와 아토초 광전현상의 연구, 밸리트로닉스 연구, 반도체 이종접합 물성 연구인데요. 하나씩 설명해 드리자면 다음과 같습니다.

먼저 상관 물질의 시간 분해 초고속 연구는 초고속 시간 역에서 전자 간 쿨롱 상호작용의 역할에 관한 연구를 통해 다양하게 발현하는 비평형적, 비열역학적 물질 상태의 동역학적 근원을 연구하는 것입니다. 아토초 광전현상의 연구는 광전자 발생의 순간의 극초고속 현상과 빛-물질-광전자의 극초고속 동역학적 링크에 대한 연구입니다.밸리트로닉스 연구는 기존의 실리콘 전자공학을 대체할 새로운 전자공학에 대한 것입니다. 밸리는

스핀과 비슷한 개념이나 스핀트로닉스보다 초저전력, 대용량화, 초고속화에 훨씬 더 큰 가능성을 가지고 있기 때문입니다. 마지막으로 반도체 이종접합 물성 연구는 다양한 반도체 이종접합의 전도 특성, 자기 특성, 열전 특성에 대한 연구라고 할 수 있습니다.

연구 내용이 실생활에서 어떻게 활용되는지, 또 전망은 어떤지 궁금합니다.

반도체 열전재료 등은 지금 이미 많이 실용화되고 있습니다. 예를 들어, 자동차의 폐열을 이용해 보조전력으로 사용한다든지, 자동차의 온도조절 시트 등이 열전재료를 이용하고 있다는 것을 들 수 있습니다.

연구실에서 진행되고 있는 연구는 고효율의 새로운 열전재료를 발견하는 것으로, 연구의 다수는 비교적 순수 물리학적인 이슈입니다. 따라서 응용 측면에서의 실용화는 사실 조금은 먼 미래 이야기입니다. 예를 들어 반도체보다는 절연체를 이용하여 지금의 기가헤르츠 컴퓨터보다 백만배 더 빠른 페타헤르츠 컴퓨터를 만들 수 있다는 개념의 제안이나, 밸리라는 이차원 물질에서 발견되는 전자의 새로운 성질을 이용하면 거의 에너지를 소모하지 않는 컴퓨터가 가능하다는 개념의 제안에 가깝다고 할 수 있습니다.

<아이언맨>에 나오는 아크원자로에 대한 교수님의 생각과 실현가능성이 궁금합니다.

아이언맨의 아크로 원자로에는 팔라듐을 이용하는 것으로 설정되어 있나 봅니다. 실제로 팔라듐은 수소와 합금을 이루어 중수소팔라듐을 만드는데, 이 중수소팔라듐을 상온핵융합 장치로 사용할 수 있는지에 대한 연구 결과도 있습니다. 그런 의미로 보면 어느 정도 그럴듯한 화적 장치라고 할 수도

있겠습니다만, 실제 연구 결과로는 안타깝게도 고압을 형성하지 못해 핵융합 장치는 어렵다고 합니다.

그래서, 중수소팔라듐 대신 다른 신물질을 발견하면, 먼 미래에 상온핵융합 기술과 실용화, 소형화가 가능할 수도 있지 않을까요?

광물성 이론 연구실(LMTL)에 올 학생 갖추어야 할 자세나 필요하다고 생각되는 자질은 무엇인가요?

고체물리학 이론에 대한 자기 동기가 무엇보다 중요하며, 진리 추구에 대한 집요함이 있어야 합니다. 그리고 열린 마음을 가져야 하며, 펀더멘탈에 기본적으로 흥미가 있어야 합니다. 마지막으로, 수학적인 기술과 컴퓨터 기반에 흥미가 있어야 할 것으로 생각합니다.

교수님께서 DGIST 내에서 이루고 싶으신 성과와 목표에 대해 말 부탁드립니다

상관전자계의 초고속 동역학이나 비평형 현상 등, 동역학 연구가 한국에서는 아직도 저변이 매우 좁은 것이 현실입니다. 좋은 연구를 많이 수행하여 국내에서 관련 연구를 주도적으로 이끌고 DGIST 고체물리학 이론의 큰 기둥을 이루고 싶습니다. 더 나아가 물성을 리프로그래밍하는 연구 목표에 큰 성취를 이루어 관련 연구를 DGIST의 대표 연구 브랜드로 만들고 싶습니다.

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