성용길(한국노벨과학문화연구원장)

성용길 한국노벨과학문화연구원 원장. ⓒ당진신문
성용길 한국노벨과학문화연구원 원장. ⓒ당진신문

오늘 날 우리 한국은 반도체 선진국이 되었다. 트랜지스터는 원래(Transfer + Resistor = Transistor), 전기 스위치와 증폭작용을 하는 반도체 소자를 일컫는다. 보통 반도체라고 불리는 물체이라고 생각하면 알기 쉽다. 

반도체의 사전적 의미는 도체, 부도체, 반도체 등 물질의 성질을 나타내지만, 일상생활이나 산업적으로 반도체라고 하면 트랜지스터나 트랜지스터를 집적한 집적회로를 가리키는 경우가 대부분이다. 

물론 산업 반도체에는 다이오드, LED(발광 다이오드) 등 더 많은 것들을 포괄하고 있지만, 보통 이쪽인 경우가 많다. 반도체 물질을 적극 이용해서 전기의 흐름을 제어하고 정보 처리를 하고 있다. 

보통 트랜지스터는 발이 3개 달려 있는데, 가운데에 있는 발이 스위치 역할을 해서 이곳에 전기신호를 보내 양 옆에 달린 발이 연결되기도 하고, 끊기기도 한다. 전자공학에서 가장 기초적인 부품으로 트랜지스터를 조합해서 여러 가지 전자 제품(AND, OR, NAND, NOR, XOR 등)의 논리 게이트를 만들 수 있다. 

이 논리 게이트를 다시 조합해서 덧셈 뺄셈 등의 연산기기, 기억장치들을 만들 수도 있다. 현대사회에서 이렇게 유용한 장치들이나 편리한 전자제품들을 만들 수 있게 발명한 사람은 누구일가?

그는 바로 노벨물리학상을 2번이나 받은 존 바딘(John Bardeen) 박사이다. 그는 1908년 5월 23일에 미국 위스콘신주 메디슨에서 태어나서 1991년 1월 30일에 보스톤에서 작고하신 미국 물리학자이다. 1956년에 윌리엄 쇼클리, 월터 브래튼 박사와 같이 트랜지스터를 발명한 공로로 노벨물리학상을 수상했다. 

그리고 1972년에는 리언 쿠퍼, 로버트 슈리퍼 박사와 함께 초전도 현상을 최초로 밝혀낸 이론을 연구 발표한 공로로 노벨물리학상을 수상했다. 그는 어려서부터 수학에 특히 재능이 있었다. 1923년에 위스콘신 대학교에 입학하여 1928년 전기공학으로 학사 학위를 받은 후, 1929년 석사 학위를 수여받았다. 

그리고 그는 석유기업 걸프-오일 회사에 입사하여 연구원으로 근무한 후에 프린스턴대학교 박사과정에 지원하여, 수학과 물리학을 연구하여 1936년에 박사학위를 받았다. 그리고 잠시 하버드대학교의 특별연구생으로 활동하기도 했다. 

1938년부터 미네소타대학교 조교수가 되었고, 1941~45년 사이에는 워싱턴의 해군병기연구소의 군소 물리학자로 임관하였다, 1945년 10월부터 벨(Bell)연구소에 들어가 1948년 쇼클리 등과 트랜지스터를 개발해냈다. 1951년부터 일리노이 대학교 교수가 되었고, 1945년 이후 반도체와 금속에서의 전기전도도, 반도체의 표면현상 등을 주로 연구했다. 1957년에는 초전도 이론을 발표한 적이 있다. 

트랜지스터를 연구한 공로로 1956년에 노벨물리학상을 받았고, 1957년 레온 쿠퍼 등과 초전도 표준이론인 BCS 이론을 유도해 초전도 현상을 밝혀낸 업적으로 1972년 또다시 두 번째 노벨물리학상을 받았다. BCS 이론은 초전도 현상의 원리를 양자역학의 관점에서 설명하는 이론이다. 1911년 오너스에 의해 초전도체가 발견된 이후 초전도의 원리를 설명한 최초의 미시적 이론이다. 

1957년에 미국의 존 바딘(Bardeen), 리언 쿠퍼(Cooper), 존 로버트 슈리퍼(Schuriffer)가 제안했으며, 이론의 이름은 세 사람의 이름 앞 글자를 따서 BCS 이론으로 지어졌다. 두 개의 전자가 포논과의 상호작용에 의해 쿠퍼쌍을 이루고 이에 의한 효과로 저온 초전도체의 초전도 현상이 설명되고 있다. 최초 트랜지스터의 발견으로 인류 사회를 위해서 빛 낸 위대한 노벨물리학상 수상자이다.


성용길 교수

한국노벨과학문화연구원 원장
동국대 이과대학장· 명예교수
미국 유타대학교 이공학박사

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