'스핀 손실'의 반전…차세대 정보소자 전력 절감 길 열다

작성일 08-17

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="bP5b83CnpF">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="43af1d9f06cc56a25541d49124f929d0472f58360e3ceb41b1dd83a725b2e89a" dmcf-pid="KQ1K60hLut" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="'스핀 손실'을 이용한 자화 제어 기술" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/17/551724-22lyJQR/20250817172304585peul.jpg" data-org-width="579" dmcf-mid="Balt7yA8p3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/17/551724-22lyJQR/20250817172304585peul.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            '스핀 손실'을 이용한 자화 제어 기술
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="77ac00db250c3149df97255407f387b88ed75c2c2c16c0fa6af87998652b0c2e" dmcf-pid="9xt9Pplo01" dmcf-ptype="general">
           <p><br></p>전자의 '스핀'이라는 성질을 정보 저장과 제어에 이용하는 스핀트로닉스에서 비효율 요인으로 인식돼온 '스핀 손실'(spin loss)을 자성 제어 동력으로 활용해 소자 효율을 높일 수 있는 기술이 개발됐습니다.
          </div>
          <p contents-hash="97da721d5cc2d845d6f7fe4a4ddd1602b427fbb72d2042820f154a857b123e1e" dmcf-pid="2MF2QUSgu5" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KIST) 반도체기술연구단 한동수 박사 연구팀은 DGIST 홍정일 교수, 연세대 김경환 교수 연구팀과 공동으로 자성체 내부의 자화 방향을 외부 자극 없이 스핀 손실을 이용해 전환하는 새로운 물리 현상을 규명했다고 밝혔습니다.</p>
          <p contents-hash="92a0fa9fd7b94df61a948c475854fd9f1c12eca64e5c6dea02c161aea4b4668d" dmcf-pid="VD8okxUlzZ" dmcf-ptype="general">연구팀은 "이 연구는 '스핀 손실=비효율'이라는 기존 인식을 뒤집고 스핀 손실을 소자 동작 구동원으로 전환하는 새 패러다임을 제시한다"며 "스핀트로닉스 소자의 효율을 크게 향상할 수 있는 새 접근법이라는 점에서 의미가 크다"고 말했습니다.</p>
          <p contents-hash="6e8c13a36c78e8d3094a8c57611d1caa1197866cf05c1479a287222a6b135c31" dmcf-pid="fw6gEMuSFX" dmcf-ptype="general">이 연구는 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 게재됐습니다.</p>
          <p contents-hash="1719fffd14934c864256cbfdc178f494a24f3489d9923ffac56a51ccc5fae4db" dmcf-pid="4rPaDR7vzH" dmcf-ptype="general">스핀트로닉스는 기존 반도체보다 전력 소모가 적고 비휘발성이 뛰어나 초저전력 메모리, 뉴로모픽 칩, 확률 계산용 연산 소자 등 차세대 정보 처리 기술의 핵심 기반으로 주목받고 있습니다. 스핀트로닉스에서는 자성체의 내부 자화 방향을 바꾸어 정보를 저장하거나 연산을 수행한다. 자화 방향이 위쪽이면 '1', 아래쪽이면 '0'으로 인식하는 방식입니다.</p>
          <p contents-hash="7f85f99fa9d85793235c00d7d5019e18e826acdeb32069be61e73bf251f57017" dmcf-pid="8mQNwezTpG" dmcf-ptype="general">하지만 자성체의 자화 방향을 바꾸려면 강한 스핀 전류를 주입해야 해 많은 에너지가 소모되고, 이 과정에서 일부 스핀이 자성체에 도달하지 못하고 소멸하는 스핀 손실이 발생하게 됩니다. 이 스핀 손실은 스핀트로닉스에서 전력 낭비와 효율 저하 요인으로 여겨져 왔으며, 연구자들은 그동안 스핀 손실을 줄이기 위해 소재 설계와 공정 개선에 집중해 왔지만 근본적인 한계가 있었습니다.</p>
          <p contents-hash="66e0a5b2bc255d230f500410fb18bb0dfc627ac2c3151c03ee411e50b2b8743c" dmcf-pid="6sxjrdqy3Y" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 연구에서 스핀 손실이 오히려 자성체 내부 자화 방향을 바꾸는 '역작용'을 한다는 사실을 밝혀내고, 스핀 손실이 클수록 자화 전환에 필요한 전력이 줄어드는 역설적 현상을 입증했습니다.</p>
          <p contents-hash="9786ccfc560e1a04cafa485929d91b099ab4e373b64122b98641d1d4bc3b9726" dmcf-pid="POMAmJBWzW" dmcf-ptype="general">스핀 손실의 '역작용'으로 자성체 내부에서 자발적인 자화 전환이 유도되는 것으로 나타났으며, 이를 소자에 적용하면 에너지 효율이 기존 대비 최대 3배 이상 높아지는 것으로 확인됐습니다.</p>
          <p contents-hash="192628d5ba6248ab78355f8681b704f3b7407ea250a38528eb86ccdb76578d19" dmcf-pid="QIRcsibYuy" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 기술은 기존 반도체 공정과 호환되는 소자 구조를 채택해 양산 가능성이 높고 소형화·고집적화에도 유리하다며 AI반도체, 초저전력 메모리, 뉴로모픽 컴퓨팅, 확률 기반 연산소자 등 다양한 분야의 응용이 가능하다고 말했습니다.</p>
          <p contents-hash="733601defa33efa91dd8e21bc16dd1f1dd672cdb2aaa25f2e7fa24476d51cd91" dmcf-pid="xCekOnKG7T" dmcf-ptype="general">한동수 박사는 "그동안 스핀트로닉스 분야에서는 스핀 손실을 줄이는 데만 집중했지만, 이 연구는 그 손실을 에너지로 활용해 자화 전환을 유도하는 새 방향을 제시했다"며 "AI 시대에 필수적인 초소형·초저전력 AI 반도체 소자 개발을 적극 추진할 계획"이라고 밝혔습니다.</p>
          <p contents-hash="65e92760fe31ca936edeb7058ffb77bfebbaeb91f4dfca3f57c4195e4b86ed4a" dmcf-pid="yXAlGDMU7v" dmcf-ptype="general">TJB 대전방송 (사진 연합뉴스)</p>
          <p contents-hash="fde56a5cfc1cae0cefd222aaff8c8e74d9e54b20f6c10598257db8542e6c6f19" dmcf-pid="WZcSHwRupS" dmcf-ptype="general">표언구 취재 기자 | eungoo@tjb.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB 대전방송</p>

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