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눈에 안보이는 스위치가 소리없이 새는 전류 잡는다

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눈에 안보이는 스위치가 소리없이 새는 전류 잡는다

2012.12.12 00:00
국내 연구진이 1V(볼트) 미만의 누설전류를 막아 배터리 사용시간을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술을 개발했다. KAIST 전기및전자공학과 윤준보 교수팀은 기존 반도체 공정을 활용해 1V 이하에서 동작이 가능한 수 나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m) 수준의 기계식 나노직접소자 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 반도체로 만드는 트랜지스터는 계산을 하지 않아도 일정한 전류가 흐르기 때문에 열이 발생한다. 노트북이나 휴대전화를 쓰지 않고 전원만 켜놓아도 배터리가 닳는 것은 이런 누설전류 때문이다. 이런 문제를 해결하기 위해 그동안 전자공학계는 전기를 완벽하게 껐다 켜는 기계식 스위치를 개발하려고 해왔다. 그러나 기존에 개발된 것들은 구동전압이 4~20V로 높아 1V 이내에서 동작하는 저전력 전자기기에서는 활용할 수 없었다. 또 낮은 전압에서 구동하기 위해 기계장치 사이 거리를 나노 수준으로 좁히는 연구가 진행됐으나 기계장치가 붙어버리는 문제가 발생해 구현되지 못했다. 연구팀은 4mm 거리를 움직이는 고리 모양의 독특한 구조로 이런 문제를 해결했다. 고리는 기계 장치를 붙게 하는 힘인 표면력은 효과적으로 줄이면서도 정전기력을 극대화시켰다. 연구진이 개발한 기계식 스위치는 동작 전압이 0.4V에 불과해 누설전류가 0에 가깝다. 또 기계식으로 동작하기 때문에 고온이나 고방사선의 극한 환경용 전자기기에도 활용될 수 있다. 윤 교수는 “이번에 개발한 기계식 나노집적소자는 누설전류를 원척적으로 제거할 뿐만 아니라 기존 반도체 공정을 그대로 활용해 상용화나 대량생산에도 유리한 특징을 갖고 있다”고 설명했다. 이번 연구 성과는 지난 달 25일 ‘네이처 나노테크놀로지’ 온라인 판에 게재됐으며, 내년 1월호에도 실릴 예정이다.

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