한국과학기술연구원(KIST)는 센서시스템연구센터 박유신 박사 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀과 함께 유무기 페로브스카이트 소재를 이용해 빛으로 동작하는 초고속, 고효율 광-논리소자를 개발했다고 밝혔다.
광-논리소자는 물리적으로 에너지 손실이 작은 빛을 입력 신호로 이용하고, 전기 공급 없이 빛 에너지만으로 동작할 수 있다. 초고속, 고효율 특성을 가진다. 연구진은 두 층 페로브스카이트 박막을 샌드위치처럼 쌓아 올린 적층형 페로브스카이트 광-논리소자를 구현하고, 여기에 파장과 세기가 다른 두 개의 빛을 입력하면 원하는 이진수 논리연산이 가능함을 입증했다.
페로브스카이트 광-논리소자는 빛을 이용해 광전류의 극성을 자유자재로 바꿀 수 있으므로 같은 입력값에 대해 한 가지 이상의 논리연산 결과 값을 만들어 내는 것이 가능하다. 따라서 하나의 소자에서 오직 한 개의 논리연산만 할 수 있었던 기존 논리소자에 비해, 연구진이 개발한 것은 하나의 소자로 AND, OR, NAND, NOR, NOT의 5가지의 서로 다른 기본 논리연산을 모두 구현할 수 있다. 하나의 소자가 다섯 개 소자만큼의 기능을 하므로 높은 공간효율성과 집적도를 가지는 광-프로세서 개발이 가능하다.
KIST 박유신 박사는 “빛을 입력해 전기신호를 출력하는 페로브스카이트 광-논리소자는 향후 초소형■저전력 범용성 광센서 플랫폼으로 활용이 기대된다”고 밝혔다.
GIST 정건영 교수는 “본 연구를 통해 개발한 광-논리소자는 5가지 기본 논리연산을 하나의 소자로 구현한 광 컴퓨팅 연구개발의 성과이며, 차세대 광통신, 광네트워크, 헬스케어 연구개발에 크게 기여할 수 있을 것이다”라고 기대했다.
본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원으로 KIST 기본사업, 한국연구재단 중견연구자지원사업을 통해 수행되었으며, 연구결과는 국제 학술지 'Nature Communications' (IF 14.919, JCR 분야 상위 4.86%) 최신호에 게재되었다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
