차세대 자기메모리 속도 향상 핵심 기술 개발

국내 연구진이 차세대 메모리 소자로 꼽히는 '자구벽 기반 자기메모리'의 속도를 높이는 핵심 기술을 개발했다.

과학기술정보통신부는 김갑진 KAIST 교수와 이경진 고려대 교수팀이 공동으로 차세대 자구벽 기반 자기메모리의 속도를 획기적으로 높이는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

기존 하드디스크는 외부 전원 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할 수 있는 비휘발성 특성을 갖고 있으나, 원판을 회전시켜 정보를 저장하기 때문에 에너지 소모가 크고 속도가 느리다는 한계가 있었다. 자구벽 메모리는 기계적 회전이 아닌 자성 나노선에서 자구벽의 이동으로 동작하는 비휘발성·저전력의 특성을 갖는 신개념 메모리 소자다. 하지만 동작 속도가 수백 ㎧에 머무르고 있어 실용화를 위해 동작 속도를 높이는 기술 개발이 요구되고 있다.

자구벽 메모리 연구는 대부분 자화가 모두 한 방향으로 정렬되는 '강자성체' 물질을 사용하고 있으나, 연구팀은 인접한 자화가 반대로 정렬되어 있고 크기가 서로 다른 '페리자성체'인 금속 합금을 연구에 활용했다. 그 결과 특정 조건을 만족할 경우 자구벽의 이동속도가 수 ㎞/s까지 빨라지는 현상을 발견했다. 강자성체의 경우 물질 내부의 자화가 한쪽 방향을 향하고 있어 속도를 늦추는 원인으로 알려진 '워커붕괴현상'을 피할 수 없지만, 연구팀이 사용한 합금은 자화가 반평행으로 나열돼 있어 워커붕괴현상이 사라지면서 자구벽의 속도를 상온에서 2㎞/s 이상으로 높이는 데 성공했다.

김갑진 교수는 "페리자성체의 각운동량이 0인 지점에서 나타나는 새로운 물리현상을 발견했다는 점에서 의미가 크다"며 "자구벽 메모리에 초고속 동작 특성을 가미한다면 하드디스크를 뛰어넘는 고집적·저전력·비휘발성을 갖춘 차세대 메모리가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과기정통부 미래소재디스커버리사업의 지원을 받아 수행됐으며, 결과는 물리·재료 분야 국제 학술지인 '네이처 머티리얼스'(Nature Materials)에 게재됐다.

남도영기자 namdo0@dt.co.kr