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KAIST, 애물단지로 여겼던 열을 컴퓨팅에 활용한다

등록 2024.06.25 10:41:37

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김경민 교수팀, 열 활용하는 차세대 컴퓨팅 기술 개발

모트 전이 산화물 반도체 활용, 에너지 사용량 대폭 줄여

[대전=뉴시스] 모트 전이 소자 간의 시·공간적 열전달과 이를 이용하는 그래프 최적화 과정.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 모트 전이 소자 간의 시·공간적 열전달과 이를 이용하는 그래프 최적화 과정.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 애물단지로 여겼던 반도체 소자에서 자연적으로 발생하는 열을 저장하고 시·공간적 정보로 활용하는 새로운 열 컴퓨팅 기술을 구현했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김경민 교수팀이 산화물 반도체의 열-전기 상호작용에 기반한 열 컴퓨팅(Thermal computing) 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 전기-열 상호작용이 강한 모트 전이(Mott transition) 반도체를 활용, 반도체 소자에 열 저장 및 열전달 기능을 최적화해 열을 이용하는 컴퓨팅을 구현했다.

개발된 열 컴퓨팅 기술은 기존 중앙처리장치(CPU), 그래픽 처리장치(GPU)와 같은 디지털 프로세서보다 100만 분의 1 수준의 에너지만으로 경로찾기 같은 복잡한 문제를 풀 수 있다.

모트 전이 반도체는 온도에 따라 전기적 특성이 부도체에서 도체로 변하는 전기-열 상호작용이 강한 반도체 소자다.

이번 연구에서 김 교수팀은 낮은 열전도도와 높은 비열을 갖는 폴리이미드 기판에 모트 전이 반도체 소자를 제작, 모트 전이 반도체 소자에서 발생한 열이 폴리이미드 기판에 저장이 될 수 있도록 했다.

저장된 열은 일정 시간 동안 유지되며 시간적 정보 역할을 한다. 또 이 열은 이웃 소자로 전파돼 공간적 정보 역할도 한다. 이를 통해 시·공간적으로 활용되는 열 정보로 컴퓨팅을 수행한다.

이번 연구는 KAIST 신소재공학과 김광민 박사과정, 인재현 박사, 이영현 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했으며 재료 분야 최고 권위의 국제 학술지 '네이처 머티리얼즈(Nature Materials, Impact factor: 41.2)'에 지난 18일자로 게재됐다. (논문명 : Mott Neurons with Dual Thermal Dynamics for Spatiotemporal Computing).

김경민 교수는 "열은 저장할 수 있고 전달할 수 있는 특성이 있어 이를 잘 활용하면 컴퓨팅에서 매우 유용하게 쓰일 수 있다"며 "기존에 버려지던 열을 컴퓨팅에 활용할 수 있다는 개념을 최초로 제안한 데 이번 연구의 의미가 크다"고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

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