서울대학교 김상국 교수팀 "휴대 전자기기에 이용 가능"
  • 휴대폰을 비롯한 휴대용 전자기기 이용시 전력소모량을 최소화시킬 수 있는 기초기술 개발 가능성이 국내 연구진에 처음 규명됐다.
    김상국 서울대 교수팀(정현성·이기석)은 미국 로렌스 버클리 국립연구소 연구팀 등과 공동으로 새로운 개념의 초저전력 입력신호와 고효율 정보신호 전달현상을 발견하고 그 원리를 규명했다고 30일 밝혔다.

    연구결과를 담은 논문은 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 온라인에 게재됐다. 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원을 받아 이뤄졌다.

    연구팀에 따르면 이번 연구는 한 번 충전으로 오랜 시간 사용할 수 있는 초저전력 휴대전자기기를 만들자는 취지에서 시작됐다. 최근 스마트폰과 태블릿PC 등 여러 형태의 휴대전자기기가 등장했지만, 인터넷을 1~2시간만 사용해도 배터리가 모두 소모돼 다시 충전해야 하는 번거로움이 있기 때문이다.

    이를 위해 전 세계 과학자들이 주목한 방법의 하나가 자성체 나노점을 한 줄로 배열한 사슬구조에서 각 나노점(나노 막대자석)의 자화(磁化) 방향을 스위칭(회전) 해 정보신호를 전달·처리하는 방식이다.

    이는 나침반을 한 줄로 연결해 놓고 나침반 바늘이 한쪽으로 배열된 상태에서 한쪽 끝에 있는 나침반을 막대자석으로 회전시키면 나머지 나침반 바늘들이 차례로 회전하는 현상과 비슷하다.

    하지만, 나노점의 자화방향을 스위칭하려면 많은 에너지가 소모되고, 자성체 자체의 감쇄 현상으로 효율이 매우 낮다고 보고됐다.

    김상국 교수팀은 이번 연구를 통해 자성체 나노점 간의 고효율 정보신호전달 현상을 발견했다. 정보신호 전달의 매개가 되는 '자기 소용돌이 핵'의 빠른 공명 회전운동(수백M㎐~1G㎐)을 '연 X-선 현미경'을 이용해 직접 관찰한 것이다.

    자기소용돌이핵의 공명 회전운동을 이용한 정보전달 메커니즘은 초저전력으로 신호를 발생시키고 나노점 간에 정보를 전달할 때 에너지 손실이 거의 없으며, 신호전달 방향과 속도를 제어할 수 있다는 게 특징이라고 김 교수는 설명했다.

    김상국 교수는 "향후 한 번 충전하면 장시간 사용할 수 있는 초저전력 휴대전자기기에 자기 소용돌이 핵의 공명 회전운동을 이용한 소자가 상용화될 수 있도록 지속적으로 연구할 계획"이라고 말했다.