대기전력 필요 없는 차세대 우주통신·6G 반도체 소자 작성일 06-22 47 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="PCGzs5qFd0"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="78aeb5494501dd06b0bfb0749fdc1b678434814d88bb30a9e4497f59e1b615c9" dmcf-pid="QhHqO1B3R3" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 김명수 UNIST 전기전자공학과 교수, 손주호 연구원. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/22/dongascience/20260622110156992goqi.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="6JPNzRjJJp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/22/dongascience/20260622110156992goqi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 김명수 UNIST 전기전자공학과 교수, 손주호 연구원. UNIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="3f5e4c9eedf16349d366a9f391a808e6ea71ed15d6f9620d0b5b0a01217777f6" dmcf-pid="xlXBItb0JF" dmcf-ptype="general">대기전력이 필요 없는 다기능 반도체 소자가 개발됐다. 전력 확보와 공간 제약이 큰 우주통신과 6세대이동통신(6G) 환경에서 활용될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="f8fe5ed314d84203180852c4554840cc86112079202644ba796be8725003c1e4" dmcf-pid="y8JwVorNMt" dmcf-ptype="general"> 울산과학기술원(UNIST)은 김명수 전기전자공학과 교수팀이 2차원 반도체 기반의 다기능 멤리스터 반도체 소자를 개발했다고 22일 밝혔다. 연구결과는 6월 6일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 공개됐다.</p> <p contents-hash="8fa034cb0c9f61b2bd710c200b88b7ea95e4c9955690ad0ce6db9580ab0f6ac6" dmcf-pid="W6irfgmjJ1" dmcf-ptype="general"> 무선 라디오파(RF) 스위치는 무선 신호 전달 경로를 제어하는 부품이다. 위성통신, 레이더, AI 내장형 장비처럼 전력과 공간이 제한된 시스템에서는 스위치의 전력 소모와 크기가 제약으로 작용한다. 예를 들어 발사된 위성은 제한된 태양광 전력과 배터리로 통신, 관측, 자세 제어를 모두 수행한다. </p> <p contents-hash="754119e396ac38216d2aba1dbff2b09bb32e308d3fe470e4527edd5df5cd670b" dmcf-pid="YxoO6jIkJ5" dmcf-ptype="general"> 기존 RF 스위치 기술은 동작 전력이 높고 공정이 복잡하다. 초고속·대용량 데이터 전송에 쓰이는 고주파 대역으로 갈수록 신호 손실과 전류 누설 문제가 커져 새로운 형태의 고주파 RF 스위치 수요가 꾸준히 제기됐다.</p> <p contents-hash="bd40204920ed10c7a1defad4914d6c8b5b8e8bb3d95bb23afdfd7a6f83096e5f" dmcf-pid="GMgIPACEMZ" dmcf-ptype="general">연구팀은 매우 얇은 2차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS2)을 400℃에서 산화시켜 RF 스위치 소자를 제작했다. 산화 이황화몰리브덴은 전압을 걸 때 저항이 낮아져 스위치가 켜지고 반대 방향으로 걸면 저항이 높아져 스위치가 꺼진다. 별도 전압을 걸어주지 않으면 저항 상태가 유지되는 멤리스터 소자로 대기 전력이 필요없다.</p> <p contents-hash="e8fca75a97be650fe01a9118928c12d71b99395c0e3637ad0c78abfb68196b60" dmcf-pid="HRaCQchDdX" dmcf-ptype="general">개발된 소자를 한번 켜거나 끄는 데 드는 에너지는 140피코줄(pJ, 1조분의 1줄)로 매우 낮았고 동작 전력도 1밀리와트(mW) 이하로 측정됐다. 저항 상태가 한번 바뀌면 11시간 이상 유지되고 1000회 이상 반복 동작한 후에서 안정적으로 기능했다. 차세대 통신용 초고주파 대역인 67기가헤르츠(GHz, 주파수의 단위)까지 스위칭 성능이 검증됐다.</p> <p contents-hash="018102f1f38527e4ac96920c2c4c867b5a4d84aa3aba4d9f4188515e75cfe73d" dmcf-pid="XeNhxklwJH" dmcf-ptype="general"> 여러 안테나에서 들어온 신호가 서로 섞인 상태에서 원하는 신호를 골라내려면 각 신호에 알맞은 비율을 곱해 더하는 행렬 연산이 필요하다. 기존 소자는 아날로그 고주파 신호를 디지털로 변환한 뒤 별도 연산장치로 데이터를 옮겨 행렬 연산을 처리해 비효율적이다.</p> <p contents-hash="71e0fd24357fdade186290e29a2a82483217dd91820bd15d59f847c0a70af49b" dmcf-pid="ZdjlMESrRG" dmcf-ptype="general"> 개발된 소자를 격자형으로 배치하면 각 소자의 저항이 행렬 계산에서 가중치 역할을 하며 연산도 수행한다. 한 번에 두 가지 기능을 수행해 칩 면적을 줄이고 신호를 변환·전달할 때 드는 전력과 지연 시간을 절약한다.</p> <p contents-hash="5ae3e12840df19965d2dcfcd1f7d090f0ed37fe5cc91f8177324039b905a2ee7" dmcf-pid="5JASRDvmiY" dmcf-ptype="general"> 논문 제1저자인 손주호 UNIST 연구원은 "상용 반도체 고주파 스위치는 지속해서 대기 전력을 소모하고 고주파 대역에서 신호 손실이 발생하는 문제가 있었다"며 "차세대 상변화 메모리(PCM)나 미세전자기계시스템(MEMS)과 비교해도 각각 에너지 소모 효율과 초고주파 동작 속도 및 초소형화 측면에서 경쟁력을 갖춘 기술"이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="bbaef1b88956d54d5d688e3ef26ac1424158638cd5e93273913f4b1859fe5c79" dmcf-pid="1icvewTsRW" dmcf-ptype="general"> 김 교수는 "산화 2차원 반도체 기반 멤리스터가 고성능 밀리미터파 RF 스위치뿐 아니라 6G 신호처리에 필요한 인메모리 행렬 연산 하드웨어로도 활용될 수 있음을 보여준 사례"라며 "위성통신, 레이더, 방산용 전파 제어 시스템, 6G 핵심 회로인 RF 프론트엔드 소형화와 에너지 효율 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="006552ae8aa7d452801a3640b4e104d397a5eb448b5fad172ef6b47c3295617d" dmcf-pid="tnkTdryOLy" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1002/adfm.76362</p> <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="FLEyJmWIJT" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 AI·센서·3D 아바타…최첨단 과학이 지배하는 월드컵 [김형자의 세상은 지금] 06-22 다음 디토닉, 천안·아산 'AI 시티' 구축 참여…도시 데이터 플랫폼 맡는다 06-22 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
