나노기술 및 정책 정보

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  기존의 하드디스크보다 10만 배나 빠르고 전력 소모량은 적은 내충격성 메모리가 장착된 컴퓨터를 상상해보라. 스위스 로잔공대(EPFL)의 Mathias Kläui 교수가 이 같은 컴퓨터를 실현할 수 있는 대용량, 초고속 읽기-쓰기 자기 메모리인 새로운 종류의“레이스트랙”(Racetrack) 메모리를 개발했다.
  Kläui교수는 자신의 컴퓨터 부팅시간이 오래 걸리는 것에 짜증이나, 이를 개선하는 방법을 연구하기 시작했다. 하드디스크는 저렴하며 엄청난 양의 데이터를 저장할 수 있지만 속도가 느리다. 컴퓨터가 부팅될때 마다, 하드디스크로부터 램(RAM)으로 정보가 전송되는 과정에서 2-3분이 소요된다. 생산성 저하와 에너지 소비 측면에서 전 세계적으로 매일 수억 달러의 비용이 소모된다.
  Kläui교수는 VHS 비디오카세트와 유사하게, 자기테이프에 데이터를 기록하는 해결책을 고안했다. 그러나 이 시스템에서는 일반 테이프보다 백만 배 정도 작은 니켈-철 나노와이어를 테이프로 사용했고, 자기 비디오테이프와는 달리 기계적으로 움직이는 것은 전혀 없다. 와이어에 저장된 정보 비트가 스핀 분극 전류를 사용하여 움직이게 되며, 초당 수백 미터의 엄청난 속도를 얻게 된다. 이는 1초 안에 전체 VHS 카세트를 읽는 것과 같다.

  이 같은 아이디어가 실현되기 위해서는, 각 정보 비트가 서로 명확히 분리되어 있어 데이터를 신뢰도 있게 읽을 수 있어야 한다. Kläui교수는 비트 사이의 자기 벽 (magnetic wall)을 생성하기 위해 자기장 소용돌이 (vortices)를 사용함으로써 이 문제를 극복했다. 연구진은 이 같은 해결방법을 통해 30 nm 두께의 철-니켈 디스크에 기대 이상의 높은 읽기 속도를 가지도록 데이터를 기록할 수 있었다.
  본 연구결과는 Physical Review Letters 저널 2010년 10월 25일자 온라인 판에 게재되었다. 취리히의 IBM 연구소는 이 발견의 중요성을 확인하고, 프로토타입을 제작하기 위해 Kläui교수 연구진과 협력할 계획이다. 연구진은 에폭시 수지에 내포된 수백만 개 또는 수십억 개의 나노와이어를 시스템에 적용함으로써, 내충격성 플랫폼에 초고용량의 메모리를 실현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 완제품은 약 5-7년 내에 출시될 것으로 예측된다.
  레이스트랙 메모리는 데이터 저장과 검색에 있어 엄청난 혁신을 가져 올 것으로 보인다. 레이스트랙이 장착된 컴퓨터는 눈 깜짝할 사이에 부팅이 되며, 정보에 대한 접근 속도 또한 기존의 하드디스크보다 십만배 이상 빨라지고 전력 소모도 적다.

  램은 백만분의 일초 간격으로 전력을 필요로 하므로 유휴 컴퓨터는 램에 데이터를 유지하는 것만으로도 300 mW 전력을 소비한다. 레이스트랙 메모리는 이러한 제약이 없기때문에 에너지 소비가 300배나 줄어든 1 mW로 절감된다.

  컴퓨터와 전자제품이 현재 전 세계 전력의 6%를 사용하고 있고 2025년까지는 15%에 도달할 것으로 예측되는 상황에서, 이는 매우 중요한 진전이다.