표준연 '단전자 펌프'로 미세전류 표준 실현 앞당겨

반도체 효율 등 미세전류 사용 분야 정확성 향상 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국표준과학연구원(이하 표준연)이 1nA(10-9A) 이하 미세전류 표준을 가장 정확하게 구현할 수 있는 장치를 개발했다.

표준연은 개발된 장치를 세계 최초로 저항·전압 표준 장치와 비교 검증하는데도 성공했다.

29일 표준연에 따르면 연구팀이 개발한 방식은 소위 ‘양자측정표준 삼각체계(Quantum Metrology Triangle, QMT)’의 측정 플랫폼으로 측정한 세계 최초의 결과다.

표준연을 포함한 세계 각국 측정표준기관에서는 전압표준기와 저항표준기를 이용한 방식을 사용해 전류 표준을 구현해 왔다.

그러나 이 방법 외에, 전류 표준의 사전적 정의인 1A를 그대로 구현할 가장 확실한 방법은 1초당 흐르는 전자의 개수를 직접 재는 것이다.

표준연 연구팀은 전자의 개수를 측정해 전류 단위를 정의할 수 있는 ‘단전자 펌프 소자’를 개발, 이의 정확성을 QMT(Quantum Metrology Triangle, 양자측정표준 삼각체계)플랫폼을 이용한 방법으로 세계 최초로 검증했다.

연구팀이 개발한 장치를 통해 발생한 단전자 전류의 크기를 조셉슨전압 표준기와 양자홀저항 표준기와 비교 검증하는데 성공한 것이다.

표준연 연구팀이 개발한 ‘단전자 펌프 소자’는 물을 계속해 끌어올리는 양수기(펌프)와 비슷한 개념이다.

전자를 담는 양자 우물을 이용해서 일정한 시간 간격으로 전자를 하나씩 퍼담아 내보내는 방식으로 전류를 만들어 낸다.

이 장치는 1초에 약 1억개 전자가 흘러갈 때, 약 40개의 에러가 발생하는 수준의 정확성을 갖는다.

이는 세계 최고 수준인 영국, 독일 표준기관과 동일한 기술력이다.

km5030@news1.kr

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