에너지소비가 적은 초전도 디지털회로 개발

전문가 제언

 

○ 인터넷과 스마트폰으로 대표되는 정보통신기술은 현대 사회의 모든 분야에 깊숙이 파고들었다. 이제는 언제 어디서나 인터넷을 이용할 수 있다. 인터넷이 폭발적으로 성장하면서 데이터센터의 전력수요가 큰 문제로 대두하였다. 평균 크기의 데이터센터의 전력소비는 이미 중간 규모 마을의 전체 전력소비와 맞먹는다. 전력문제로 Facebook은 120MW급의 데이터센터를 기온이 낮고 수력자원이 풍부한 북극권 바로 남쪽에 위치한 스웨덴에 건설 중이다.

 

○ 높은 에너지비용과 이에 따른 환경오염 외에도 차세대 슈퍼컴퓨터의 에너지효율을 향상시키려면 기존의 기술로는 불가능하다. 본질적으로 전기저항 없이 전기를 흘리고 자속을 양자화 할 수 있는 거시적 양자현상을 이용하는 초전도기술은 여러 면에서 정보통신기술이 당면한 에너지와 속도 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

 

○ 여기서 소개하는 초전도 디지털회로는 조셉슨접합을 기본으로 한다. 현재 가장 활발한 연구가 수행되는 고속 단일자속양자(RSFQ)회로와 메모리로 이용될 수 있는 초전도체-강자성체-초전도체(SFS) 조셉슨접합 기술이 빠르게 발전하고 있다. 이 기술들은 반도체기반 기술보다 1/1000 정도의 에너지를 소비한다. 초전도기술에 수반되는 냉각용 에너지를 고려하더라도 그린(green) 에너지기술이다.

 

○ 초전도 RSFQ 전자공학은 이미 산술 논리연산회로(ALU)를 가진 재구성 데이터경로(RDP) 프로세서 등이 개발되었다. 현재 최고 수준은 11500개의 조셉슨접합으로 구성되어 45㎓로 동작하는 RPD로 소비전력은 3.4㎽이다. 이 분야의 연구는 일본과 미국이 주도한다. 일본은 초전도체를 이용하는 저온전자공학을 꾸준히 연구하며 미국은 국가과제로 RSFQ 개발을 추진 중이다.

 

○ 고온초전도체가 발견된 1980년대 후반에 시작된 국내 초전도연구에서 RSFQ는 대학과 출연연에서 일부 관심을 가졌으나 이제는 잊혀진 상태이다. IT분야에서 세계적 경쟁력을 유지하려면 삼성, LG 등 관련분야 기업에서 초전도 디지털기술 개발에 관심을 가져야 할 것이다.

 

저자

藤 卷朗

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

82(7)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

재료

페이지

566~570

분석자

박*철

분석물

• 에너지 소비가 적은 초전도 디지털회로 개발.pdf [372,627 byte]

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