전자기기 배터리 사용 크게 낮춘다

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윤준보 KAIST 교수(전기및전자공학과)
반도체가 작동하지 않고 대기할 때 발생하는 누설전류를 없애주는 기계식 스위치가 개발됐다.

윤준보 KAIST 교수(전기및전자공학과ㆍ사진)는 나노종합팹센터와 공동으로 1V 이하의 낮은 전압에서도 작동하는 나노미터(㎚) 수준의 반도체 스위치를 제작했다고 12일 밝혔다.

기존 반도체 트랜지스터는 작동을 하지 않는 상태에도 누설전류가 흘러 열이 나고 소비전력이 높아지는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 물리적 접촉을 통해 켜고 끄는 기계식 스위치를 반도체에 적용하는 연구가 이뤄져 왔지만 스위치 구동에 4∼20V의 높은 전압이 필요해, 통상 1V 이하에서 작동하는 저전력 전자기기에 활용하기가 어려웠다.

연구팀은 4㎚ 간격을 두고 움직이는 독특한 고리(pipe clip) 모양의 구조를 고안해, 접촉 시 표면력을 줄이면서도 정전기력을 극대화할 수 있도록 했다. 이 스위치는 동작 전압이 0.4V에 불과하며, 누설전류가 0에 가까워 향후 전자기기의 배터리 사용량을 현재의 1% 미만으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 또 기계식으로 작동해 고온, 고방사선 등 극한 환경에서도 쓰일 수 있다.

윤준보 교수는 "이번에 개발한 기계식 소자는 전자회로의 누설 전류를 원천적으로 없앨 뿐 아니라 기존 반도체 공정을 그대로 활용할 수 있어 상용화나 대량생산에도 유리하다"고 말했다.

이 연구는 교육과학기술부 글로벌 프론티어 사업의 일환으로 이뤄졌으며, 연구결과는 세계적인 학술지 네이처 나노테크놀로지 지난달 25일자 온라인판에 게재됐다.

안경애기자 naturean@

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