자성메모리 전력소모 100분의 1로 줄였다

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 전원을 꺼도 자료가 지워지지않는 자성메모리(MRAM)의 에너지 소비를 100분의 1로 줄일 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 향후 이 기술을 더 발전시킨다면 기존 반도체 메모리를 대체해 전력 소모량을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 차세대반도체연구소 스핀융합연구단 이기영 박사팀이 연료전지 사용 물질인 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ)에 수소이온을 주입해 초저전력 MRAM 부품을 개발했다고 26일 밝혔다.

이기영 박사는 "기존 사용하는 메모리같은 경우에는 1비트당 100펨토줄(fJ) 정도 나오는데 이번 실험에서 100분의 1 정도로 줄였다"고 말했다. 1fJ는 1000조 분의 1j, 즉 1초동안 소모하는 전력이 1000조 분의 1와트(W)를 말한다.

연구진은 MRAM 반도체 소자에 수소이온을 주입하면 적은 전력으로도 사용이 가능하다는 점을 착안했다. 기존 연구 발표자료에 따르면 수소이온을 사용하는 방식이 속도가 느린 단점이 있다.

연구진은 세라믹 연료전지(SOFC) 분야에 전해질로 사용되는 높은 이온전도도를 가진 물질인 YSZ를 자성 소자에 접목해 수소 이온을 주입했다. 이를 통해 기존 수소이온을 사용한 메모리보다 에너지 소모량은 더 낮추면서 100배 빠른 소자를 만드는 데 성공했다.

이 박사는 "아직 MRAM이 DRAM의 속도를 따라집지 못하지만 향후 속도 개선을 위한 추가적인 개술개발이 이뤄진다면 다양한 분야에 사용할 수 있는 메모리를 만들 수 있을 것"이라고 전망했다. 또한 그는 "연료전지분야에서 활용되는 재료를 자성메모리에 적용한 것은 종합연구소인 KIST의 장점을 매우 잘 활용한 융합연구성과로 볼 수 있다"고 설명했다.

이번 연구결과는 에너지소재연구단 손지원 단장 연구팀과의 협업을 통해 나노기술 분야 저명 국제 학술지인 '나노 레터스' 최신 호에 게재됐다.

한편, 연구진이 이번 연구를 시작하게 된 배경은 ICT의 기술발전으로 인한 엄청난 전력 소모다.

현재 작은 서버 한대가 99㎡(30평형)의 아파트에서 소비하는 전력보다 많다.

40만대 서버를 관리하는 데이터센터가 소모하는 전력 소비량은 인구 20만 도시의 총 전력 소비량을 맞먹는다. 데이터센터에 의한 전력 소모는 전 세계적으로 연평균 성장률 16.7%를 보이며, 향후 10년 이내에 ICT기기의 전력소모가 중요한 사회적 문제로 대두될 것으로 전망된다.

이를 감안하면 메모리 소자의 전력 소모 문제를 해결해야 한다. [e-mail] 김만기 기자