스위치 두 개 병렬·직렬 연결로 OR·AND 회로 구현
질소 공급 후 평균 8.6초 만에 차단…물로 3초 내 켜짐
핵심 요약
- UNIST는 켜짐 전류가 꺼짐 전류의 평균 156배인 이온 스위치를 개발했다고 10월 5일 밝혔다.
- UNIST 연구팀은 스위치 두 개로 OR와 AND 논리회로를 구현했으며, 연구 결과는 9월 25일자 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.
울산과학기술원(UNIST)은 기계공학과 김태성 교수 연구팀이 소금 결정의 생성·용해로 전류를 제어하는 이온 스위치를 개발했다고 10월 5일 밝혔다.
이온 스위치는 이온의 이동으로 전류를 제어하는 소자다. 반도체 트랜지스터가 전자의 흐름으로 0과 1을 구분한다면, 이온 스위치는 소금 결정으로 통로를 막거나 열어 전류를 조절한다.
김태성 UNIST 기계공학과 교수는 "소금물이 마르면 결정이 생기고 물을 더하면 다시 녹는 단순한 현상에서 출발해 논리 연산을 수행하는 이온 회로를 만들었다"며 "이온 스위치가 뇌의 정보 처리 방식을 모방하거나 생체 신호를 다루는 이온 회로의 기본 소자로 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
UNIST 연구팀이 염화칼륨 용액 스위치를 32차례 연속 작동한 결과, 켜짐 전류는 꺼짐 전류의 평균 156배였다. 질소 공급 후 차단까지 평균 8.6초가 걸렸으며, 물을 공급하면 3초 이내에 켜짐 상태로 바뀌었다.
연구팀은 한 칩에서 스위치 두 개를 병렬·직렬로 연결해 각각 OR·AND 논리회로를 구현했다. OR 회로는 두 입력 중 하나라도 1이면 1을, AND 회로는 두 입력이 모두 1일 때 1을 출력하며 입력 조합에 따라 정상 작동한다.
UNIST 연구팀은 높이 약 120나노미터(nm) 통로에 염화칼륨이나 염화나트륨 용액을 채우고, 위쪽에 질소나 물을 흘릴 별도 통로를 마련했다. 두 통로 사이는 물 분자가 통과하는 얇은 막으로 분리한 구조다. 건조한 질소를 흘리면 아래 용액의 물이 증발해 소금 결정이 통로를 막아 전류가 끊기고, 물을 공급하면 결정이 녹아 전류가 흐른다.
연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 9월 25일자에 게재됐다. 과학기술정보통신부 한국연구재단과 UNIST가 연구를 지원했으며, 지성준 UNIST 연구원과 서상진 박사가 공동 제1저자, 김태성 교수가 교신저자를 맡았다.
