반도체 전문가 황철성 교수 "지금의 과전력 AI, 뉴로모픽이 답"

[아이뉴스24 정종오 기자] “현재 AI 시스템의 과도한 전력 사용을 개선할 수 있는 연구가 반도체에서는 매우 중요하다. 기존의 GPU+HBM의 성능 개선과 더불어 process-in-memory와 같은 새로운 반도체 칩의 개발, 인간의 뇌와 비슷한 방식으로 동작하는 뉴로모픽 반도체의 개발 등에서 해답을 찾아야 할 것이다.”

2025년 대한민국최고과학기술인상에 선정된 황철성 서울대 석좌교수가 AI 시대, 반도체 연구의 방향성을 강조했다. ‘뉴로모픽 반도체’ 개발에 답이 있다는 것이다. 황 교수는 미래 메모리 소자 연구와 반도체 인력 양성에 이바지했다는 평가를 받았다.

과학기술정보통신부는 2025년 ‘대한민국최고과학기술인상’ 수상자로 황철성 서울대 석좌교수를 선정했다고 3일 발표했다.

2025년 수상자로 선정된 황철성 교수는 기존 디램(DRAM), 낸드플래시(NAND flash) 등의 메모리 반도체 분야를 뛰어넘는 새로운 소자와 물질 발견에 크게 이바지했다. 저항 스위칭 재료와 소자 분야의 선구적 업적으로 국가 반도체 산업 발전에 이바지한 공로를 인정받았다.

황철성 교수는 동료 교수들과 협력 연구를 통해 ‘플래티넘/이산화티타늄/플래티넘 구조(Pt/TiO2/Pt) 시스템’ 내의 나노 필라멘트를 직접적으로 분석해 저항 변화 메모리 소자의 전환 메커니즘이 마그넬리상(Magnéli phase) 티타늄산화물(TinO2n-1) 필라멘트의 형성과 붕괴로 발생한다는 것을 최초로 확인했다.

해당 연구는 2010년 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 발표된 이후 현재까지 2450회 이상 인용됐다. 저항 변화 메모리 반도체 분야에서 인용 빈도수 상위 다섯 번째 내의 논문으로 자리매김했다.

이 외에도 황철성 교수는 SCI 논문 750편을 발표했다. 국내외 특허 227건(142건 출원, 85건 등록)과 기술 이전 16건 등 학술 연구뿐 아니라 지속적 산·학 협력 등을 통해 반도체 산업 발전에도 크게 공헌하고 있다.

최근에는 인간의 뇌처럼 작동하는 뉴로모픽 반도체 개발 연구에 힘쓰고 있어 앞으로 지속 가능한 반도체 분야 기술 개발에 이바지할 것으로 기대된다.

황 교수는 “아마 반도체 분야의 중요성과 후학 양성의 의무를 고려해 상을 받은 것 같다”고 수상 소감을 전했다. 이어 앞으로 AI 시대 반도체의 방향성을 생각할 때 ‘뉴로모픽 반도체’ 개발이 필요하다고 역설했다.

황 교수는 “AI 분야가 매우 중요하고 산업적 파급력뿐 아니라 우리의 일상생활에 대한 영향도 매우 크다”며 “현재의 AI는 LLM과 같은 대규모 데이터에 기반한 소프트웨어와 이를 구동하는데 필요한 GPU+HBM 기반의 하드웨어로 이뤄져 있다”고 설명했다.

이들이 발전할수록 전력의 과도한 사용에 대한 우려가 크다고 지적했다. 황 교수는 “현재 AI 시스템의 과도한 전력 사용을 개선할 수 있는 연구가 반도체에서는 매우 중요하다”며 “기존의 GPU+HBM의 성능 개선과 더불어 process-in-memory와 같은 새로운 반도체 칩의 개발, 인간의 뇌와 비슷한 방식으로 동작하는 뉴로모픽 반도체의 개발 등에서 해답을 찾아야 할 것”이라고 강조했다.

앞으로 계획에 대해 황 교수는 “뇌와 같이 동작하는 반도체 칩을 만들어 보는 것”이라고 전했다. 뉴로모픽 반도체는 AI 분야에서 가장 큰 문제인 과도한 전력과 GPU 등의 리소스 사용을 줄일 수 있다고 내다봤다.

서울대 무기재료공학과에서 학·석·박사를 마친 황철성 교수는 삼성전자 반도체연구소에서 선임연구원으로 근무한 뒤 1998년부터 서울대 재료공학부 교수로 재직해 왔다.

현재까지 석사 65명, 박사 100명을 배출하는 등 차세대 반도체 분야 전문 인력 양성에 큰 역할을 하고 있다.

오는 9일 한국과학기술회관에서 개최하는 2025 세계 한인 과학기술인대회 개회식에서 황 교수는 대통령 상장과 상금 3억원을 받는다.

한편 대한민국최고과학기술인상은 우리나라를 대표하는 연구성과를 이룬 과학기술인을 발굴해 국민에게 널리 알리고 명예와 자긍심을 높이고자 2003년부터 시상해 온 국내 최고 권위의 과학기술인상이다.

올해 대한민국최고과학기술인상의 경우 지난해 말부터 공모와 발굴, 추천을 통해 접수된 후보자를 대상으로 3단계 심사과정(전공자심사–분야심사–통합심사)을 거쳐 최종 수상자 1명을 선정했다.

수상자는 연구개발 업적뿐 아니라 우리나라 경제발전 기여도, 국민 생활 향상에 미친 영향 등을 종합 평가해 선정됐다. 지난해까지 총 47명이 수상했다.