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세상에서 가장 작은 반도체 베일 벗었다…기초연, 반도체 나노클러스터 구조 규명

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3명이 손 마주 잡고 있을 때 견고해지는 원리
색다른 특성 가진 나노입자 제조에 사용 기대

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 세상에서 가장 작은 반도체가 베일을 벗었다. 국내 연구진이 반도체 나노클러스터 결정 구조를 규명했기 때문이다. 

기초과학연구원 현택환 나노입자 연구단장 연구팀이 27개의 원자로 구성된 세상에서 가장 작은 반도체 구조를 규명했다고 26일 밝혔다. 이는 차세대 디스플레이, 광촉매 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 중요한 기초연구의 결과로 평가된다.

퀀텀닷디스플레이(QLED) TV에 들어가는 반도체 나노입자인 양자점은 크기·모양에 따라 광학적, 전기적 특성이 달라진다. 최근 나노과학 분야에서는 반도체 나노입자를 원하는 크기, 모양, 조성으로 합성하는 연구가 활발하다. 

그러나 현재까지 가장 정밀한 방법을 사용하더라도 원자적 수준에서 균일한 나노입자를 합성하기 힘들었다.

반도체 클러스터의 원자 수준에서의 구조 [자료=기초과학연구원] 2022.07.25 biggerthanseoul@newspim.com

반도체 나노입자는 반도체 나노클러스터라는 핵으로부터 시작해 안정된 성장을 거쳐 만들어진다. 나노클러스터는 여러 원자가 뭉쳐 원자 1개와 유사한 성질을 보이는 것을 말한다. 반도체 나노클러스터는 기존 나노입자보다 작으면서도 정확한 개수의 원자로 구성돼 원하는 물성을 구현하기 쉽다. 반도체 나노입자 성장을 이해하고 정밀하게 만들려면, 핵 역할을 하는 반도체 나노클러스터 구조를 규명하는 것이 중요하다.

반도체 나노클러스터는 각기 다른 성장 과정을 거쳐 다른 나노입자로 성장한다. 균일한 나노입자를 생산하려면 한 종류의 나노클러스터로만 성장시켜야한다. 수십억 개의 작은 반도체 클러스터들을 균일하게 생성하는 것은 매우 힘들지만, 특이하게도 0.5~3nm 사이에서는 똑같은 사이즈로 만들 수 있는 것으로 알려진다.

해당 크기를 가진 입자들을 매직-사이즈 나노클러스터라 한다. 매직-사이즈 나노클러스터 중 카드뮴-셀레나이드 나노클러스터에 대한 연구도 그동안 많았다. 수십 개의 원자로 이루어진 아주 작은 나노클러스터에 대한 연구도 있었으나 생성하기도 힘들고 구조를 밝히는데 번번히 실패했다. 

연구팀은 카드뮴 원자 14개와 셀레늄 원자 13개로 이루어진 현재까지 규명된 가장 작은 반도체 클러스터 Cd14Se13을 단일 사이즈로 만드는 새로운 방법을 고안했다. 우선 기존 반도체 나노클러스터를 둘러싼 리간드에 주목했다. 이전까지의 실험과 달리, 이번 연구에서는 단일 사이즈 클러스터의 안정성을 높이기 위해 기존 반도체 클러스터의 단일 자리 리간드를 삼차 이중 자리 리간드로 대체했다. 3명이 손을 마주 잡고 있을 때 견고해지는 것과 같은 원리다.

연구팀은 합성된 단일 클러스터 수십억 개를 규칙적으로 연결해 단결정을 만들었다. 기존 반도체 클러스터는 단일 자리 리간드로 인한 상호작용으로 조절이 불가능하고 불안정한 뭉침이 일어났다. 이와 달리 연구진이 합성한 단일 사이즈의 반도체 나노클러스터는 무작위의 뭉침이 발생하지 않아서 안정적으로 단결정을 성장시킬 수 있었다.

이와 함께 단결정 X-ray 회절법을 통해 성장한 단결정의 독특한 구조도 분석했다. 지금까지 규명된 일반적인 반도체 나노클러스터들이 초사면체 구조인 것과는 달리, 이번에 합성한 반도체 나노클러스터는 셀레늄(Se)을 중심으로 카드뮴 셀레나이드(Cd14Se13)가 감싸고 있는 코어-케이지 구조로 이뤄졌다. 

현택환 단장은 "수십 년간 베일에 싸여있던 반도체 나노클러스터의 구조를 밝힐 수 있게 됐다"며 "이런 특이한 구조를 가진 나노클러스터는 앞으로 색다른 특성을 가진 나노입자들을 제조하는데 사용될 것"으로 내다봤다.

이번 연구결과는 화학분야의 세계적인 권위지이자 셀 자매지인 켐(Chem)지 26일자로 게재됐다. 

biggerthanseoul@newspim.com

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삼성전자·SK하이닉스 2분기 실적 주목 [서울=뉴스핌] 이정아 기자 = 이번 주(27~31일) 국내 증시는 삼성전자와 SK하이닉스의 2분기 실적 발표를 최대 변수로 맞는다. 양사의 실적과 하반기 전망은 국내 반도체 업황은 물론 인공지능(AI) 투자 기대감의 지속 여부를 가늠할 핵심 지표가 될 전망이다. 같은 기간 마이크로소프트와 메타, 애플, 아마존 등 미국 빅테크 기업들도 잇따라 성적표를 공개하는 가운데 미국 연방공개시장위원회(FOMC) 결과까지 예정돼 있어 글로벌 증시의 분수령이 될 것으로 보인다. 27일 금융투자업계에 따르면, 지난주(7월 20~24일) 국내 증시는 코스피가 4.1% 상승했지만, 코스닥은 0.2% 하락하며 차별화된 흐름을 나타냈다. 이달 들어 이어진 지수 급락은 반도체 업황 악화보다 높아진 시장 기대치와 주도주 디레버리징, 단일종목 레버리지 ETF의 리밸런싱 매물이 겹친 영향이 컸다는 분석이다. 이후 외국인 저가 매수세가 유입되고 알파벳 실적이 호조를 보이면서 투자심리가 회복돼 지수는 반등에 성공했다. 시장에서는 이번 주 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 국내외 주요 기업들의 실적과 FOMC 결과를 확인한 뒤 투자심리가 결정될 것으로 보고 있다. 국내에서는 반도체 대장주의 성적표가 공개된다. SK하이닉스는 29일, 삼성전자는 30일 2분기 실적을 발표한다. 삼성전자와 SK하이닉스 실적 자체보다 고대역폭메모리(HBM) 수요와 AI 서버 투자 확대가 실적에 얼마나 반영됐는지, 하반기 메모리 업황과 실적 가이던스가 어떻게 제시될지에 이목이 집중되고 있다. 이재원 유안타증권 연구원은 "가장 모멘텀이 강한 반도체 업종의 낙폭이 컸던 만큼 단기적으로는 반도체가 주도주 역할을 하고 이후 다른 업종으로 순환매가 이어질 가능성이 있다"고며 "국내 기업들의 실적 모멘텀은 여전히 견조하다"고 진단했다. 미국 빅테크 실적도 AI 랠리의 지속 여부를 판가름할 핵심 변수다. 29일에는 마이크로소프트와 메타가, 30일에는 애플과 아마존이 2분기 실적을 발표한다. 시장은 클라우드 사업 성장세와 AI 인프라 투자, 자본지출(CAPEX) 확대 기조가 유지될지를 집중적으로 확인할 전망이다. 빅테크의 투자 확대가 이어질 경우 삼성전자와 SK하이닉스를 비롯한 국내 AI·반도체주에도 긍정적인 영향을 미칠 가능성이 크다. 30일(한국시간)에는 미국 연방준비제도(Fed)가 FOMC 결과를 발표한다. 시장에서는 기준금리 동결 가능성을 높게 보고 있지만 제롬 파월 의장의 기자회견과 향후 통화정책 방향에 대한 발언에 따라 증시 변동성이 확대될 수 있다는 전망이 나온다. 이상준 NH투자증권 연구원은 "7월 연방공개시장위원회(FOMC)에서는 기준금리 동결이 유력한 만큼 시장의 관심은 향후 통화정책 방향보다 파월 의장의 발언에 쏠릴 것"이라며 "다만 최근 미국 고용과 물가 지표가 둔화된 가운데 연준도 선제적인 정책 신호를 자제하는 기조를 유지하고 있어 FOMC 자체가 시장에 미치는 영향은 제한적일 가능성이 크다"고 분석했다. 주요 경제지표도 대거 발표된다. 국내에서는 29일 6월 소매판매지수, 31일 6월 광공업생산이 공개돼 내수와 제조업 경기 흐름을 확인할 수 있다. 미국에서는 28일 컨퍼런스보드 소비자신뢰지수, 30일 2분기 국내총생산(GDP) 속보치와 근원 개인소비지출(PCE) 물가지수, 31일 6월 PCE 물가지수와 시카고 구매관리자지수(PMI)가 발표된다. PCE는 Fed가 통화정책 결정 과정에서 가장 중요하게 보는 물가지표인 만큼 향후 금리 경로를 가늠할 핵심 변수로 꼽힌다. 이밖에 유럽에서는 30일 2분기 GDP와 6월 실업률, 31일 7월 소비자물가지수(CPI)가 발표된다. 일본은행(BOJ)도 31일 금융정책결정회의를 열고 기준금리를 결정한다. 미국 통화정책과 AI 투자 흐름이 예상 범위에서 크게 벗어나지 않는다면 반도체를 중심으로 한 상승세가 이어질 수 있다는 전망이 나온다. [서울=뉴스핌] 류기찬 기자 = 24일 오전 서울 중구 하나은행 딜링룸 전광판에 코스피 지수가 표시되고 있다. 코스피 지수는 전장 대비 96.11포인트(1.35%) 내린 7000.78에, 코스닥 지수는 12.78포인트(1.62%) 내린 777.50에 장을 시작했다. 서울외환시장에서 달러/원 환율은 9시 기준 1475.20원에 거래중이다. 2026.07.24 ryuchan0925@newspim.com plum@newspim.com 2026-07-27 06:00
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엔비디아, 네이버 3대주주 된다 [서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 네이버가 엔비디아를 대상으로 약 1조4809억원 규모의 제3자배정 유상증자를 단행하며 글로벌 AI(인공지능) 인프라 협력을 본격화한다. 네이버는 27일 공시를 통해 엔비디아를 대상으로 1조4808억9999만9999원 규모의 제3자배정 유상증자를 결정했다고 밝혔다. 신주 발행가는 주당 20만4500원이며 발행 대상은 엔비디아다. 네이버는 27일 공시를 통해 엔비디아를 대상으로 1조4808억9999만9999원 규모의 제3자배정 유상증자를 결정했다고 밝혔다. 신주 발행가는 주당 20만4500원이며 발행 대상은 엔비디아다. [사진= 네이버] 네이버는 지난 6월 공시했던 '장래사업·경영계획(공정공시)'도 정정했다. 정정 공시에는 엔비디아의 지분 투자 내용을 새롭게 반영하고 양사의 협력 구조와 투자 계획을 구체화한 내용이 담겼다. 정정 공시에 따르면 엔비디아는 네이버 보통주를 대상으로 약 10억달러 규모의 제3자배정 유상증자에 참여할 예정이다. 네이버는 데이터센터 부지 확보와 구축·운영을 담당하고 엔비디아는 GPU 공급을 맡는 구조다. 기존 공시에 포함됐던 '글로벌 고객 발굴 및 매출·사업 리스크 공동 부담' 내용은 삭제됐다. 양사는 글로벌 AI 팩토리 구축 사업도 추진한다. 네이버는 2027년 상반기 55MW, 2027년 말 누적 100MW, 2028년 누적 200MW 규모의 AI 인프라를 구축한 뒤 최종적으로 기가와트(GW)급 AI 인프라를 확보한다는 계획이다. 첫 거점은 하이퍼스케일 데이터센터 '각 세종'으로, 향후 유럽과 중동 등 글로벌 지역으로 사업을 확대할 방침이다. AI 팩토리 구축에 필요한 90억달러 규모의 컴퓨팅 인프라는 글로벌 대체자산운용사 브룩필드자산운용(Brookfield Asset Management)이 프로젝트파이낸싱(PF) 방식으로 조성하는 방안이 추진된다. 네이버는 브룩필드를 12주간 독점 우선협상대상자로 선정해 협의를 진행할 예정이며, 직접 투자 규모는 아직 확정되지 않았다. 네이버는 이번 협력을 통해 글로벌 AI 인프라 수요 증가에 대응하는 신규 수익원을 확보하고 엔비디아와의 협력을 기반으로 최신 AI 컴퓨팅 인프라 확보와 추가 사업 협력 기회를 모색할 계획이다. 네이버는 데이터센터 부지 확보와 전력 인프라, 인허가, 세부 계약 조건 등에 따라 사업 일정과 투자 규모는 변경될 수 있으며 향후 중요 계약이 확정되는 경우 관련 규정에 따라 별도 공시할 예정이라고 설명했다. origin@newspim.com 2026-07-27 08:12
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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