▲서울대 김창영 교수

과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 12월 수상자로 서울대학교 물리천문학부 김창영 교수를 선정했다고 밝혔다.

김창영 교수는 전자 간 상호작용이 강한 강상관계 물질의 특이 현상과 그 원리를 규명하여 고체물리학 발전에 기여한 공로가 인정되었다고 선정배경을 설명했다.

강상관계 물질이란 물질 내 전자들이 서로 강한 영향을 주는 물질로, 일반적인 도체나 반도체에서는 나타나지 않는 고온 초전도 현상으로, 거대자기저항 등 특이한 물성이 나타난다.

고체물리학은 전자의 속성을 밝히며 현대 전자시대의 문을 열었다. 그러나 기존의 일반적 이론으로는 강상관계 물질이 보이는 고온 초전도 현상 등 독특한 성질의 원리와 구조를 설명할 수 없었다.

김창영 교수는 전자의 스핀-전하 분리 이론 입증, 고온 초전도 현상 통합이론의 기틀 마련, 라쉬바 현상의 원리 규명 등 강상관계 물질 연구의 오랜 난제를 해결하여 고체물리학의 진보를 이끌었다. 스핀-전하분리는 전자가 가진 자기적 성질의 스핀과 전기적 성질의 전하가 분리될 수 있다는 예측 이론으로, 1960년대 예측됐지만 실험으로 검증되지 못했다. 라쉬바 현상은 전기장이 있을 때 비자성체 전자 스핀의 상태가 변하는 현상으로, 1984년 예측되고 1996년 실험적으로 확인했지만 근본 원리가 규명되지 못했다.

김창영 교수가 입증․규명한 이론은 강상관계 물질 분야 연구에 꾸준하게 몰입하고 창의적인 실험방법을 활용하여 이루어낸 성과이기에 의미가 크다.

김 교수는 구리산화물(SrCuO2)에 관한 20여년의 연구와 광전자 분석 방법을 활용한 독창적인 실험을 통해 스핀과 전하의 분리 현상을 세계 최초로 관측․입증하는 쾌거를 이루었다. 또한 지속적인 초전도체* 연구를 통해 고온 초전도 현상의 통합이론 개발을 위한 단초를 마련하였으며, 저렴하고 다루기 쉬운 철 기반 초전도체의 상용화 가능성을 높였다.

한편, 김창영 교수는 위상절연체 표면 연구를 통해 지난 30여년간 밝히지 못했던 라쉬바 현상의 근본 원리와 이를 설명할 수 있는 새로운 이론과 방정식을 찾아냈으며, 이는 최근 새로운 저장매체로 각광받는 자성메모리 소자 개발에 널리 활용될 것으로 기대된다.

김 교수는 “이 연구는 강상관계 물질의 이해를 한 단계 높인 것”이라며 “고온 초전도체의 다양한 후속 연구개발을 활성화하고, 스핀 소자 개발 등에 활용될 수 있을 것”이라고 연구의 의의를 설명했다.