국내 연구팀 "하드디스크 뛰어넘는 고집적·저전력·비휘발성 기대"

페리자성체를 이용한 자구벽 메모리 소자의 개념도.<사진=연구팀 제공>
페리자성체를 이용한 자구벽 메모리 소자의 개념도.<사진=연구팀 제공>
국내 연구팀이 차세대 자기메모리 속도를 향상하는 핵심기술을 개발했다.

김갑진 KAIST 교수 연구팀과 이경진 고려대학교 교수 연구팀이 공동으로 '차세대 자구벽 기반 자기메모리'(이하 자구벽 메모리) 속도를 획기적으로 향상시키는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

기존 하드디스크는 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있는 비휘발성 특성이 있다. 하지만 원판을 회전시켜 정보를 저장하므로 에너지 소모가 크고 속도가 느리다는 한계가 있었다.

자구벽 메모리란 기계적 회전이 아닌 자성 나노선에서 자구벽의 이동으로 동작하는 비휘발성·저전력 특성을 갖는 신개념 메모리 소자다. 그러나 동작 속도가 수백 m/s(meters per second)에 머무르고 있어 실용화를 위해 동작 속도를 높이는 핵심 기술개발이 요구돼 왔다.

연구팀은 페리자성체인 'GdFeCo'(가돌리늄(Gd), 철(Fe), 코발트(Co)를 포함한 금속합금)를 활용해 특정 조건을 만족할 경우 자구벽의 이동속도가 수 km/s(kilometers per second)까지 급속도로 빨라지는 현상을 발견했다.

페리자성체란 인접한 자화가 반대로 정렬돼 있고 크기가 서로 다른 자성체다. 강자성체는 자화(자성을 지니는 현상)가 모두 한 방향으로 정렬된 자성체를 말한다.

그동안 강자성체의 경우 물질 내부 자화가 한쪽 방향으로 향하고 있어 저속의 원인으로 알려진 '워커붕괴현상'을 피할 수 없었다.

연구팀이 사용한 합금은 자화가 반평행으로 나열돼 있어 워커붕괴현상이 사라지면서 자구벽의 속도를 상온에서 2㎞/s 이상으로 높이는 데 성공했다.
 
김갑진 교수는 "페리자성체 각운동량이 0인 지점에서 나타나는 새로운 물리현상을 발견했다는 점에서 의미가 크다"라며 "향후 차세대 메모리 구현도 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 물리·재료 분야 학술지인 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)'에 지난달 25일 자로 게재됐다.
 

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