전 세계 영화가 손가락 크기 USB 메모리칩 하나에

2017년 03월 09일 07:00
탐침이 홀뮴(Ho) 원자에 약한 전류를 흘려 자성의 방향(스핀)을 읽고 있다. 자성을 띤 원자의 두 상태가 각각 0과 1을 나타낸다. - 기초과학연구원 제공
탐침이 홀뮴(Ho) 원자에 약한 전류를 흘려 자성의 방향(스핀)을 읽고 있다. 자성을 띤 원자의 두 상태가 각각 0과 1을 나타낸다. - 기초과학연구원 제공

전 세계에서 현재까지 상영된 모든 영화를 손가락만 한 크기의 USB 메모리칩 1개에 담을 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.
 

안드레아스 하인리히 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단장 연구팀은 지름이 약 0.175nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)에 불과한 홀뮴(Ho) 원자를 이용해 ‘원자 단위 메모리 기술’을 개발하고, 원자 1개에 컴퓨터 기억장치가 사용하는 정보의 최소 단위인 1비트를 안정적으로 읽고 쓰는 데 성공했다고 8일 밝혔다. 자성을 띤 원자의 두 가지 상태가 각각 0과 1을 표현하도록 만든 것이다. 하인리히 단장은 독일 출신으로 이화여대 물리학과 석좌교수로 재직 중이다.

 

원자는 화학원소를 구성하는 최소 입자로 이보다 작은 정보 저장 단위는 이론적으로 불가능하다. 반도체 집적회로의 성능이 18개월마다 2배로 늘어난다는 ‘무어의 법칙’의 궁극에 도달한 셈이다. 최태영 IBS 연구위원은 “원자 단위의 메모리 기술을 사용하면 USB 메모리칩 크기에 약 100만 GB(기가바이트)에 이르는 정보를 담을 수 있다”고 말했다.
  

현재 상용화된 메모리칩은 1비트를 구현하는 데 약 10만 개의 원자가 필요하다. 메모리칩은 같은 크기라도 반도체 회로선폭이 좁을수록 넣을 수 있는 회로와 데이터양이 많아진다. 하지만 발열 문제 등의 한계로 10nm 수준이라는 난관에 부딪혔다. 반면 원자 단위 메모리 기술은 홀뮴 원자의 간격이 1nm로 밀접해도 작동이 된다. 다만 영하 270도라는 극저온에서만 성능이 입증됐다.

 

연구진은 원자의 간격을 더 좁히고 구동 온도를 높이는 등 추가 연구를 이어나갈 계획이다. 하인리히 단장은 “원자 단위 메모리 기술은 차세대 컴퓨터인 양자컴퓨터의 정보 저장 기술을 개발하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 9일자에 게재됐다.

 

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