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[IT뉴스]포스텍-아르헨티나 CNEA, 외부 자기장 없이 스스로 방향 기억하는 '초전도 다이오드' 개발

온카뱅크관리자

2026-06-17 09:07:30

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5Wuo4ggROD">
          <p contents-hash="7d7c61e658c3cb35eca8c401a29f4507df496ee84dee9ae7eedf562103c20b4d" dmcf-pid="1Y7g8aaeEE" dmcf-ptype="general">국내 연구진이 전류가 흐르는 방향을 스스로 기억하고 제어할 수 있는 새로운 초전도 소자를 개발했다. 한 번 방향을 설정하면 전원을 꺼도 그 상태가 유지될 뿐만 아니라, 기존 소자들과 달리 외부 자기장 없이도 작동해 차세대 양자컴퓨터 회로를 한층 더 작고 단순하게 만들 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="d1dd9f5ba3ab9a1a12351d92e943af76d71befd82cd2c573cb0e7ebd8c5052b9" dmcf-pid="tGza6NNdEk" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH)은 김지훈 친환경소재대학원·물리학과·첨단재료과학부 교수 연구팀이 아르헨티나 CNEA 연구팀과의 공동 연구를 통해 외부 자기장 없이 작동하는 메모리 프로그램 가능 초전도 다이오드를 개발하는 데 성공했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈' 온라인판에 최근 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="932611898627d993c98365e75a435f352da19cd5664c809c844cae89f2164849" dmcf-pid="FHqNPjjJEc" dmcf-ptype="general">초전도 다이오드는 전류가 한쪽 방향으로는 손실 없이 잘 흐르고 반대 방향으로는 잘 흐르지 못하게 차단하는 일종의 '일방통행 장치'다. 미세한 전류 방향의 흐트러짐이 전체 동작에 치명적인 영향을 미치는 양자컴퓨터나 초고속 초전도 회로에서 매우 중요한 부품이다. 하지만 기존에 개발된 초전도 소자들은 작동을 위해 복잡한 주변 장치나 외부 자기장을 필수적으로 요구해, 실제 회로에 빽빽하게 집적하는 데 큰 한계가 있었다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="941367ab6ad45a77ba6b7247342275bc1f609b7aa8f1a782c860796a258ab172" dmcf-pid="3XBjQAAiwA" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="초전도체(NbN)/절연층(AlN)/자성체(Py)로 구성된 단순 평면 마이크로브리지 구조와 자성층 잔류자화가 가장자리 보텍스 움직임을 비대칭 제어해 외부 자기장 없이 초전도 정류 효과를 만드는 원리." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/17/etimesi/20260617090137408gzrt.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="ZwnWDYYCmw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/17/etimesi/20260617090137408gzrt.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            초전도체(NbN)/절연층(AlN)/자성체(Py)로 구성된 단순 평면 마이크로브리지 구조와 자성층 잔류자화가 가장자리 보텍스 움직임을 비대칭 제어해 외부 자기장 없이 초전도 정류 효과를 만드는 원리.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="57b87a675556206f621fd3999aed8f2a13460956ca3a8fe426f0a027c6e226f7" dmcf-pid="0ZbAxccnmj" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 문제를 자석이 가진 '기억 성질'을 활용해 돌파했다. 연구팀이 제작한 소자는 니오븀 나이트라이드(NbN) 초전도층, 알루미늄 나이트라이드(AlN) 절연층, 그리고 퍼멀로이(Permalloy) 자성 금속층을 세 겹으로 쌓은 단순한 평면 구조다. 핵심이 되는 자성 금속층은 한 번 자화 방향이 정해지면 외부 자기장을 제거해도 그 방향을 스스로 유지하는 특성을 지닌다.</p>
          <p contents-hash="0c810ff658ae1d387bcad399f49585dfddfeaf30b78d7caaeab8b9e61c76d43c" dmcf-pid="p5KcMkkLrN" dmcf-ptype="general">이 자성층의 성질 덕분에 소자 내부에서는 초전도체 상태에서 생기는 미세한 자기 소용돌이인 '보텍스(vortex)'의 움직임이 전류 방향에 따라 다르게 제어된다. 한쪽 방향으로 전류가 흐를 때는 보텍스가 바깥으로 밀려나 초전도 상태가 안정적으로 유지되지만, 반대 방향으로 흐를 때는 보텍스가 쉽게 끌려 들어와 초전도 상태가 깨지고 전기 저항이 발생하게 된다.</p>
          <p contents-hash="fc947f9d648ac4aa1d7a3d7a85e5b76f6c51637832f1a8ac0c36d8f1fc77418b" dmcf-pid="U19kREEoEa" dmcf-ptype="general">그 결과 외부 자기장 없이도 전류가 한쪽으로만 매끄럽게 흐르는 고효율 다이오드 구조가 구현됐다. 이 소자의 가장 큰 장점은 정류 방향을 마음대로 프로그래밍할 수 있는 '기억 기능'에 있다. 자성층의 방향을 한 번 설정하면 전류가 잘 흐르는 방향이 고정되며 전원을 꺼도 유지된다. 반대로 자화 방향을 바꾸면 전류 방향도 함께 뒤집힌다. 실험 결과, 연구팀은 최대 40% 수준의 높은 정류 효율을 달성하는 데 성공했다.</p>
          <p contents-hash="7e920d49c6fb2d1d546d2ed3443d5afde11a437ff8817a4f72afbd0f311d8f7a" dmcf-pid="ut2EeDDgIg" dmcf-ptype="general">이번 성과는 복잡한 나노구조나 특수한 양자 물질을 사용하지 않고, 비교적 단순하고 표준화된 박막 공정 재료의 조합만으로 고효율 초전도 다이오드를 구현했다는 점에서 의미가 크다. 향후 초전도 회로의 집적화는 물론 양자컴퓨팅 회로와 극저온 저전력 전자소자의 상용화를 앞당길 핵심 부품으로 발전할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="1e0bfe99af2b9edc032f948a0c74eeb4b43569b4f9e70bdebc85b583b5ca09da" dmcf-pid="7FVDdwwaOo" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
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