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전자 1개씩 흘려주는 인듐원자선 개발,궁극 컴퓨터에 한걸음 가까워져

중앙일보 2015.10.09 03:00
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인듐 원자선에서 전자가 이동하는 모습. 붉은색이 전자다. 이런 방법을 활용하면 단전자 소자를 만들어 컴퓨터의 전력 소비를 현재와 비교해 수십 분의 일로 줄일 수 있다.


국내연구진의 나노 원자선 발견으로 궁극의 컴퓨터 개발에 한 걸음 가까워지게 됐다.

기초과학연구원 ‘원자제어 저차원전자계 연구단’ 염한웅 단장과 이성훈 연구위원 연구팀은 전자를 하나씩 흘려 정보를 보내는 나노 인듐원자선을 찾아냈다고 9일 밝혔다. 인듐은 원자번호 49번으로 지구에서 발견되는 비교적 희귀한 금속으로 전자 산업에서 사용된다.

연구팀은 500도 이상의 고온에서 실리콘 표면에 인듐을 뿌려 인듐 원자가 규칙적으로 사슬처럼 엮여 폭이 1nm(나노미터ㆍ십억분의 일 미터)이하의 원자전선을 만들었다. 그런 다음 원자사슬을 구성하는 원자들의 순서를 바꿔 전자를 1개씩 이동할 수 있는 나노미터 크기의 전선을 만든 것이다. 무빙워크가 움직이면서 탑승자를 이동시키는 것처럼 단전자 이동을 가능하게 했다.

이를 활용하면 1비트(bit)의 정보를 원자 하나로 보낼 수 있다. 기존 컴퓨터와 비교해 에너지 소모를 수십 분의 일로 줄일 수 있다.

현재 사용되고 있는 컴퓨터는 1비트의 정보를 보내는 과정에서 수십 개의 전자를 사용해 비효율적이다. 이런 비효율성을 대표적으로 보여주는 게 바로 컴퓨터 부품에 발생하는 열을 식혀주는 ‘컴퓨터 쿨러’다. 컴퓨터 내부엔 선풍기처럼 돌아가며 부품에서 발생하는 열을 줄이는 쿨러가 있는 원자전선으로 컴퓨터를 만들면 이런 쿨러가 필요하지 않다. 다시 말해 최소한의 에너지로 컴퓨터를 구동할 수 있다. 이처럼 전자 한 개로 구동되는 전자 부품은 ‘단전자 소자(Single Electron Device)’라 불리는데 전력소비를 획기적으로 줄일 수 있어 각국에서 개발에 적극적이다. 이번 연구 결과는 단전자 소자 개발에 한 걸음 다가섰음을 보여준다. 하지만 궁극의 컴퓨터 개발까지 넘어야 할 산도 많다. 이번에 개발한 단전자 인듐원자선은 영하 150도 이하에서만 작동한다. 이번 연구는 과학저널 사이언스에 9일 게재됐다.

강기헌 기자 emckk@joongang.co.kr
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