AI 전력소비 '100분의 1'로…차세대 전자소자 기술 개발

Question

전자는 마치 팽이처럼 움직인다. 자기장에 반응해 소용돌이치듯 회전 운동을 하는데 이를 ‘스핀(spin)’이라고 한다. 크게 위쪽 방향(업스핀)과 아래쪽 방향(다운스핀)으로 나뉜다. 전자는 또 불확정성 원리 등 양자역학적 특성에 따라 위치를 특정하면 운동량을 알 수 없다. 반대도 마찬가지다. 스핀과 불확정성 원리 등이 뒤섞여 상태를 가늠하기가 어렵다. 이 상태를 파악하는 게 차세대 전자공학의 과제다. 이를 스핀트로닉스(spin+electronics)라고 한다.

여러 스핀이 마치 고슴도치 가시처럼 뒤섞여 있는 ‘스커미온’이란 구...

여러 스핀이 마치 고슴도치 가시처럼 뒤섞여 있는 ‘스커미온’이란 구조체가 있다. 스커미온은 수 나노미터(㎚·1㎚=1억분의 1m) 크기로 만들 수 있고, 작은 전력으로 움직일 수 있어 차세대 메모리 소자로 각광받고 있다. 스커미온을 이용해 만든 소자는 기존 소자에 비해 100분의 1 이하 전력을 소비하는 것으로 알려졌다.

4차 산업혁명 시대를 맞아 초저전력 소자의 중요성이 특히 커지고 있다. 인공지능(AI), 슈퍼컴퓨터 등이 ‘전기 먹는 하마’로 불릴 정도로 전력 소모가 막대하기 때문이다. 2016년 알파고가 이세돌 전 바둑기사와 대국 한 판을 둘 때 소모한 전력은 1메가와트(㎿)였다. 일반 가정집 100가구가 하루에 사용하는 전력 사용량이다.

한국표준과학연구원 양자기술연구소 연구팀은 스커미온 전자소자를 구현할 핵심 기술을 개발하는 데 성공했다고 8일 발표했다.

스커미온을 전자 소자로 개발하려면 개별 스커미온을 생성하고 검출하는 기술, 그리고 이동시키거나 삭제하는 기술이 동시에 필요하다. 연구팀에 따르면 기존 연구그룹들은 네 가지 기술의 일부 조합을 실험으로 구현하는 데 성공했지만, 한꺼번에 다루지는 못했다. 또 대부분 평면 상태(2차원)에서 빛, 자기장 등으로 외부에서 자극을 가해 스커미온을 생성 또는 삭제하는 수준에 머물렀다.

Toki2 · Accepted Answer

테크 & 사이언스

표준과학硏 양자기술 연구팀
스커미온 소자 구현 첫 성공
나노 크기에 초저전력 사용
"뇌 닮은 반도체 개발에 도움"

AI 전력소비 '100분의 1'로…차세대 전자소자 기술 개발

오르비 캐스트