전력 없어도 기억하는 '스핀 메모리'

외부 스핀 없어도 전류를 걸어
스스로 스핀 방향을 바꾸는 나노 자석 원리 제시
스핀 메모리 소자의 상용화, 앞당길 것으로 기대

[아시아경제 황준호 기자] 전력이 끊겨도 정보가 유지되고 정보를 빠른 속도로 처리할 수 있는 차세대 스핀 메모리 소자를 개발할 수 있는 이론적 기반이 국내 연구진에 의해 마련됐다. 기존 스핀 소자보다 최대 60% 전력 소모를 줄일 수 있는 기술이다.

김경환 한국과학기술연구원 스핀융합연구단 박사는 스핀 메모리 소자와 관련한 새로운 원리를 제시해, 관련 연구 논문이 국제 학술지인 '피지컬 리뷰 레터스'에 최근 실렸다고 23일 밝혔다.

스핀 메모리 소자는 아주 작은 나노 자석의 N극과 S극의 방향으로 0과 1의 정보를 저장하는 소자다. 전력을 차단해도 N극과 S극의 방향은 유지된다. 외부에서 스핀을 주입하는 장치가 있어야 한다는 단점이 있다.

김 박사의 연구팀은 자성체 내의 스핀 전도 현상을 기술하는 스핀 확산 방정식을 개발해 이같은 단점을 해결할 단서를 제시했다. 연구팀은 전류에 의해 형성된 스핀이 외부로 발산될 때, 외부에서 주입하는 스핀과 부호만 반대이고 나머지는 같은 효과를 준다는 사실을 확인했다. 외부에서 스핀을 주입해야 나노미터 크기의 자석이 스스로 N극과 S극의 방향을 제어해 스핀 메모리 소자로 쓸 수 있다는 패러다임을 깬 것이다.

연구팀은 이 원리를 바탕으로 스핀 메모리를 구성하면 기존 스핀을 주입해야 했던 소자보다 최대 60% 가량 전력 소모를 줄일 수 있다고 했다. 특히 외부 스핀을 주입하기 위한 구조물이 필요 없어 간단한 구조로 메모리를 개발할 수 있다.

김경환 박사는 "이번 연구는 자성체 내에서의 스핀 전도 현상에 대한 학술적인 기초를 제공하는 연구"라며 "새로운 패러다임을 통해 차세대 스핀 소자 구현에 가장 큰 걸림돌이었던 전력 소모, 생산 수율 등의 최적화 문제 해결에 큰 기여를 할 것으로 기대된다"라고 밝혔다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr