AI·자율주행차 메모리용 신소재 개발

포항공과대 이장식 교수팀, 페로브스카이트 이용
제작한 메모리 소자 반응속도가 1억분의 2초 보여
소재 선정때 실험전 계산을 통해 선별해 시간 단축

인공지능. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 인공지능(AI), 자율주행차, 사물인터넷(IoT), 5G 등의 신기술 등장으로 엄청난 양의 다양한 정보를 빠른 속도로 처리하고 저장할 수 있는 차세대 메모리 소자 개발이 필요하다.

국내 연구진이 빠른 속도로 정보를 처리하고 저장할 수 있는 새로운 메모리 소자를 개발했다. 이 소재로 만든 메모리 소자는 반응 속도가 1억분의 2초에 달했다. 연구진은 빠른 동작 속도를 가지고 있어 향후 고속 처리능력을 필요로 하는 인공지능, 슈퍼컴퓨터 등의 다양한 전자기기들에 응용될 수 있을 것으로 기대했다.

한국연구재단은 포항공과대 이장식 교수팀이 페로브스카이트를 이용해 초고속으로 동작할 수 있는 차세대 메모리인 '저항변화메모리' 소자를 개발했다고 밝혔다. 이장식 교수는 "기존 페로브스카이트 소재에서 문제됐던 납을 뺀 소재로 메모리 소자를 만들었기 때문에 환경오염 등의 문제를 해결했다"고 설명했다.

저항변화메모리는 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 그대로 유지되는 비휘발성 메모리 소자다. 전압에 따라 고저항 상태에서 저 저항상태로, 또는 반대 상태로 바뀌는 현상을 이용한다.

연구진은 새로 개발한 소재를 메모리 소자에 적용했다. 그결과, 개발된 메모리 소자는 동작 속도가 20ns(1억분의 2초)로, 같은 페로브스카이트 소재라도 다른 결정구조의 소재를 사용한 메모리 소자보다 100배 이상 빨랐다.

우선 이 교수는 이동화 교수와 공동으로 양자역학 이론에 기반한 제일원리계산해 소재를 선정했다. 실험 결과 다이머 구조의 'Cs3Sb2I9' 페로브스카이트 소재의 경우 기존 페로브스카이트 소재들보다 빠른 속도의 동작 가능성을 발견했다.

페로브스카이트 소재는 저항변화 특성을 제어할 수 있어 차세대 메모리 소자를 위한 신소재로 연구돼 왔으나 느린 동작 속도가 실용화에 한계점으로 지목돼 왔다.

이후 실험적 검증을 통해 초고속 동작이 가능한 페로브스카이트 소재를 만들었다.

이장식 교수는 "수백, 수천 종의 소재들을 전부 실험해 증명하기엔 시간과 비용이 많이 들지만 계산을 통해 우수한 소재를 미리 선별해 메모리 소자를 개발했다는게 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난 10일 온라인 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자