'앗 뜨거워' 전자기기 발열 문제 해결할 기술 찾았다

포스텍

게티이미지뱅크 제공

포스텍은 진현규 기계공학과 교수와 KAIST, 충남대 연구팀과의 공동 연구를 통해 전자기기 발열 문제를 해결할 차세대 기술로 주목받는 ‘스핀파’의 상용화 가능성을 획기적으로 높이는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 
 
스핀파는 자성을 가진 절연체에서 전자의 스핀 특성을 이용해 전자의 흐름 없이도 정보를 전송할 수 있는 파동이다. 최근 연구에 따르면 물질 내 스핀파의 온도 불균형이 커지면 스핀파의 정보 전달 효율이 높아진다. 물질 내 한쪽의 스핀파는 뜨거워지고 다른 쪽의 스핀파는 차가워지는 경향이 커지면 정보 전달 능력이 향상된다는 것이다. 

스핀파를 활용한 전자기기 발열 억제 기술을 개발한 연구진. 왼쪽부터 진현규 포스텍 교수, 박상준 박사후연구원, 정종율 충남대 교수, 카오반푸억 박사, 김세권 KAIST 교수. 포스텍 제공

연구팀은 스핀파의 온도를 독립적으로 조절할 수 있는 기술을 개발하기 위해  자동차 엔진의 열을 식히는 라디에이터 핀(fin)에서 착안해 새로운 접근방식을 개발했다.

자성을 가진 절연체 박막 한쪽 끝에 나노미터 규모의 금 구조물을 추가하고 금 구조물 함량에 따라 온도를 효과적으로 조절하도록 설계했다. 이 금 구조물은 해당 위치에 있는 스핀파의 온도를 효과적으로 낮춰 물질 내에서 스핀파의 온도 불균형을 유도했다. 실험 결과 연구팀의 박막은 기존 대비 스핀파 전달 효율이 250% 이상 향상됐다. 스핀파 온도를 독립적으로 제어해 스핀파 전달 효율을 높이는 방법을 최초로 제시한 것이다. 

연구를 이끈 진 교수는 “전자기기의 발열 문제를 해결하는 차세대 정보 전달 기술 개발에 중요한 전환점이 될 것”이라며 이번 연구의 의의를 전했다. 논문 1저자인 박상준 포스텍 박사후연구원은 “기존의 한계를 극복한 이 기술은 향후 스핀파를 활용하는 다양한 응용 분야에 활용될 가능성이 크다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘매터’ 온라인판에 지난달 26일 게재됐다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.matt.2024.08.023

[박정연 기자 hesse@donga.com]