전원 거의 꺼진 상태서 작동하는 트랜지스터 기술 나왔다

"웨어러블 기기·사물인터넷(IoT) 응용분야 해결책될 것"

아주 미미한 전력으로도 작동하는 전자소자를 구현할 수 있는 개념이 나왔다. 실제 기술로 개발돼 생활에 적용되면, 배터리 충전이나 교체가 필요 없게 될 전망이다.

27일 아로키아 나탄 영국 케임브리지대 교수팀에 따르면 전원이 거의 꺼진 것과 다름없는, 수십pW(피코와트·1pW는 1조 분의 1W)의 전력에서도 동작하는 트랜지스터의 개념과 이를 위한 소자구조를 세계 최초로 제안했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스'(Science) 21일 자에 실렸다.

트랜지스터는 전기적인 신호를 증폭하거나 차단·전달하는 기능을 하는 ‘스위치’라고 할 수 있다. 연구진은 전원이 거의 꺼진 상태에서도 전기신호를 증폭할 수 있는 박막 트랜지스터 구조를 설계했다. 이는 전류를 차단하는 능력이 기존 소재보다 100배 뛰어난 산화물 반도체로 만들 수 있다.

이번 연구에 제1저자로 참여한 이성식 케임브리지대 연구원은 연합뉴스와의 e메일 인터뷰에서 “피코 암페어의 전류만으로도 소자를 구동시키고, 신호를 증폭할 수 있음을 실험적으로 보였다”고 밝혔다.

사이언스 지는 이번 연구 결과를 ‘거의 꺼진 트랜지스터'(Almost-off transistors)라고 소개했다. 이 연구원은 “‘거의 꺼졌다’라는 것은 노트북의 수면모드(sleep-mode)를 떠올리면 쉽게 이해할 수 있다”며 “수면모드에서 전력소모는 최소화되지만, 완전히 꺼져있지 않아 최소한의 동작을 느리게 수행하는데, 이 이치와 같다”고 설명했다.

연구진은 이번 연구 결과가 웨어러블 전자시스템 및 사물인터넷(IoT) 응용분야의 유망한 해결책이 될 것으로 기대하고 있다. 이 분야에서는 전력을 줄이는 것이 중요하지만, 빠른 속도의 신호처리를 요구하지는 않는다.

이 연구원은 “이번 연구는 박막 트랜지스터 기반의 초저전력 회로설계분야를 개척하기 위한 새로운 시작점”이라며 “앞으로 이를 더 발전시키고 개선해나갈 전 세계의 다른 연구자들의 연구가 기대된다”고 전했다.

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이성식 영국 케임브리지대 연구원(왼쪽)과 아로키아 나탄 교수. [케임브리지대 제공=연합뉴스]
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트랜지스터 동작 상태에 따른 전력소모를 나타낸 그림. [케임브리지대 제공=연합뉴스]

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