스마트폰부터 인공지능까지, 오늘날 우리의 일상을 움직이는 가장 중요한 열쇠 중 하나인 반도체는 첨단 산업 발전의 중심에 서 있다. 오랜 시간 반도체 산업을 이끌어 온 실리콘 기반 소자가 한계에 직면한 지금, 차세대 반도체 기술은 한 단계 앞으로 나아갈 채비를 하고 있다.

우리 대학에서 박사후연구원을 지낸 뒤, 미국 MIT에서 Research Scientist로 연구를 이어오던 김기석 교수는 올해 3월, 교수로서 또 한 번 성균관대학교를 찾게 되었다. 우리 대학에서 쌓은 귀중한 경험과 지식을 바탕으로 세계적인 연구 현장에서 전문성을 키워 온 그의 발걸음, 그리고 이곳에서 이어갈 연구와 교육에 대한 이야기에 귀 기울여 보자.

| 만나서 반갑습니다. 간단한 자기소개 부탁드리겠습니다.

안녕하세요, 올해 3월부로 성균관대학교에 조교수로 부임하게 된 김기석입니다. 현재 저는 우리 대학에서 연구실을 이끌며, 플라즈마 나노 공정과 이를 기반으로 한 차세대 반도체 소자 개발 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 성균관대학교에서 후학 양성과 연구에 전념할 수 있게 되어 영광스럽고 감사한 마음입니다.

| 우리 대학에서 석박사 및 박사후 연구원 과정을 지내신 후, MIT에서 연구 활동을 이어 가셨는데요. 새로운 환경에서 연구를 이어가기까지 어떤 계기와 과정이 있었는지 궁금합니다.

성균관대학교에서 박사후 연구원으로 2년간 재직하면서 더 넓은 세계로 나가 글로벌 연구 역량을 키우고 싶다는 열망이 커졌습니다. 해외 박사후 연구원직에 도전하는 과정에서 불확실한 미래로 인한 심적 어려움과 고민도 많았지만, 포기하지 않고 끈기 있게 준비한 끝에 MIT 박사후 연구원으로 합류할 수 있었습니다.

하지만 MIT에 도착하자마자 예상치 못한 코로나 팬데믹으로 인해 몇 달간 연구실이 전면 셧다운 되는 위기도 맞았어요. 시작부터 난관에 부딪혔던 타지 생활이었지만, 멈추지 않고 차분히 준비하며 묵묵히 정진한 덕분에 결국 가치 있는 성과를 거둘 수 있었던 것 같습니다.

| 성균관대학교와 MIT에서 다양한 연구를 진행하시면서 체감하신 해외와 국내 연구 환경의 공통점이나 차이점이 궁금합니다.

해외 저명 기관에서의 연구는 세계적인 석학 및 연구 그룹들과 더 유기적이고 손쉽게 협력 연구를 진행할 수 있다는 큰 장점이 있었습니다. 또한, 인프라와 제반 연구 시설이 잘 구축되어 있어 새로운 아이디어에 관한 연구 접근성이 매우 뛰어났습니다.

하지만 동시에 우리 성균관대학교의 연구 환경과 인프라 역시 현재는 세계 최고 수준에 버금갈 정도로 눈부시게 발전했음을 느낍니다. 세계적인 수준에 견주어도 손색없는 연구 인프라를 갖춘 성균관대학교에서 연구를 이어갈 수 있다는 사실에 큰 자부심을 느낍니다.

| 성균관대학교에서 쌓은 연구 경험이 해외에서의 연구에 어떻게 영향을 미쳤는지 궁금합니다.

성균관대학교 재학 시절, 플라즈마 공정 장비를 직접 다루며 쌓았던 다양한 반도체 공정 실무 경험이 MIT에서의 연구 활동에 있어 결정적인 밑거름이 되어 주었습니다. 이러한 경험을 바탕으로 MIT 김지환 교수님 연구팀과 협력할 뜻깊은 기회를 얻었고, 2차원 물질의 원자층 식각(ALE) 후 리모트 에피텍시(Remote Epitaxy)를 진행하는 고난도 연구에 영광스럽게 참여할 수 있었습니다.

이 연구 성과를 시작으로 지속적인 MIT와의 공동 연구를 이어갈 수 있었으며, 다양한 반도체 공정을 함께 탐구하여 우수한 결과들을 만들어낼 수 있었습니다.

| 교수님께서 연구하시는 반도체 기술은 일반 독자에게는 다소 낯설게 다가올 수 있을 듯합니다. 교수님의 주 연구 분야인 차세대 반도체 기술에 대해 간단히 설명해 주세요.

기존 실리콘 기반 반도체 소자가 물리적 미세화의 한계에 다다르면서, 이를 극복할 차세대 2차원 반도체 재료가 세계적으로 크게 주목받고 있습니다. 우리 연구실에서는 이러한 2차원 반도체 재료를 원자층 식각*, 등방성 식각, 극저온 식각 등 첨단 반도체 공정 기술을 활용해 정교하게 제작된 3차원 구조체 위에 성장시키는 연구를 수행하고 있습니다. 이를 통해 기존의 한계를 넘어서는 차세대 3차원 반도체 소자를 개발하는 것이 핵심 목표입니다.

*식각: 화학 약품이나 기체를 이용해 금속, 유리, 반도체 웨이퍼 등의 표면을 깎아내어 필요한 모양이나 회로 패턴을 만드는 공정

| 오랜 기간 한 분야를 연구하시면서도 꾸준히 새로운 연구에 도전해 오셨는데, 교수님께서 연구를 이어가실 때 가장 중요하게 생각하는 가치나 연구 철학이 있으신가요?

연구를 수행하는 데 있어 가장 중요한 것은 '현재 반도체 공정 및 소자가 직면한 난제가 무엇인지'를 명확히 파악하는 것으로 생각합니다. 그리고 그 문제를 해결하기 위해 우리가 할 수 있는 역할과 한계를 객관적으로 인지하는 자세가 필요합니다.

혁신적인 아이디어와 결과는 결코 혼자만의 힘으로 이뤄낼 수 없어서 우리가 가진 한계는 다양한 기업 및 연구 그룹들과의 열린 협력을 통해 채워야 합니다. 각 분야 최고의 전문가들과 시너지를 발휘하며 함께 문제를 풀어가는 것이야말로 뛰어난 연구로 나아가는 길이라고 믿습니다.

| 지난 2024년에는 성균관대에서 차세대 반도체 연구를 주제로 세미나를 진행하셨습니다. 당시 모교 학생들에게 MIT에서의 연구 경험을 공유하게 된 특별한 계기가 있었는지, 또 학생들에게 가장 전하고 싶었던 메시지는 무엇이었는지 궁금합니다.

2024년 1월 미국에서 Zoom으로, 그리고 8월에는 성균관대학교를 직접 방문하여 두 차례 세미나를 진행했었습니다. 후배이자 대학원생분들에게 저를 소개하고 연구 성과를 발표할 수 있어 감회가 매우 새로웠습니다.

당시 연구 경험을 나누고자 했던 가장 큰 계기는 학생들이 자신의 가능성을 믿고 진로의 선택 폭을 더 넓게 바라보기를 바랐기 때문입니다. 많은 학생이 국내 기업 취업을 최우선 목표로 두는 경향이 있습니다. 하지만 세계 무대로 눈을 돌려 다양한 연구 환경을 경험한다면, 국내외 유수의 대학, 연구소, 글로벌 기업 등 훨씬 다양하고 넓은 기회가 열려 있음을 꼭 알려주고 싶었습니다. 후배분들에게 더 큰 세상으로 나아갈 수 있다는 자신감을 심어주고 싶은 마음이었죠.

| 오랜 시간 동안 연구 활동에 집중하시다가, 우리 대학에서 교육 활동 또한 시작하셨습니다. 성균관대학교에서 교육자로서, 또는 연구자로서 이루고자 하시는 목표가 있을까요?

연구자로서의 성과도 중요하지만, 교육자로서 학생 한 사람 한 사람을 진심으로 배려하고 함께 성장하는 가치를 가장 높게 두고 있습니다. 단순한 지식 전달을 넘어, 학생들이 자신만의 학문적 지평을 넓히고 역량을 갖춘 인재로 자라날 수 있도록 든든한 페이스메이커가 되어주고 싶습니다. 저를 거쳐 간 학생들이 훗날 국내외를 막론하고 각자의 영역에서 훌륭한 전문가로 자리매김하는 모습을 보는 것이 제가 이루고 싶은 가장 큰 목표이자 보람입니다.

| 교수님의 연구실은 어떤 공간인지 궁금합니다. 어떤 방향으로 연구실을 꾸려 나가고자 하시나요?

저희 'Advanced Plasma Nano-processing Laboratory'는 다양한 차세대 반도체 재료를 활용하여 혁신적인 3차원 반도체 소자를 구현하는 연구 공간입니다. 이를 위해 플라즈마 기반의 식각, 증착, 도핑 공정 등 반도체 핵심 공정 기술을 깊이 있게 연구하고 있습니다. 앞으로도 축적된 기술들을 바탕으로 지속적인 도전과 발전을 끌어내며, 연구원들이 자율적이고 창의적으로 몰입할 수 있는 열린 연구실 환경을 구축해 나갈 계획입니다.

▶ 김기석 교수의 APNL 홈페이지 바로가기

| 마지막으로, 연구자의 길을 꿈꾸는 성균관대학교 학우 및 원우들에게 한마디 부탁드리겠습니다.

자신에 대한 믿음과 자신감을 가지고, 포기하지 않고 한 걸음씩 끈기 있게 정진한다면 여러분이 꿈꾸는 분야에서 반드시 우뚝 서게 될 것입니다. 자신을 믿고 담대하게 도전하시기 바랍니다. 언제나 여러분을 진심으로 응원하겠습니다.

취재: <성균웹진> 정수연 기자 / 편집: <성균웹진> 김유림 기자