"AI 전력난 해결"… 포스텍, 엑시톤 확산 8300% 증폭 현상 첫 발견

  • 전국
  • 부산/영남

"AI 전력난 해결"… 포스텍, 엑시톤 확산 8300% 증폭 현상 첫 발견

박경덕 교수 연구팀

  • 승인 2026-04-04 15:33
  • 수정 2026-04-04 15:34
  • 김규동 기자김규동 기자
사진
2차원 반도체 위에 초미세 금속 팁을 정밀하게 배치해 나노미터 공간에서 8300% 엑시톤 흐름 증폭 현상이 가능함을 묘사한 그림. (그림=포스텍 제공)


기초과학 연구가 인공지능(AI) 시대의 가장 큰 난제 중 하나인 전력 문제 해결의 실마리를 제시했다.

포스텍 물리학과·반도체공학과·융합대학원·반도체대학원 박경덕 교수 연구팀은 2차원 반도체의 '엑시톤(exciton)' 이동을 나노미터(10억분의 1m) 공간에서 정밀하게 제어하고 이를 기존 대비 최대 8300%까지 증폭시키는 새로운 물리 현상을 세계 최초로 발견했다고 3일 밝혔다.

연구는 단순한 물리 현상을 넘어 데이터센터 전력 폭증과 반도체 발열 문제로 대표되는 AI 시대의 구조적 한계를 근본적으로 극복할 수 있는 차세대 정보전달 방식의 가능성을 제시한 성과로 평가된다.

현재 반도체는 전자의 흐름을 이용해 정보를 전달한다. 하지만 전자가 이동할수록 필연적으로 열이 발생한다. 곧 에너지 손실과 성능 저하로 이어진다. 실제로 AI 데이터센터는 도시 하나에 맞먹는 전력을 소비할 정도로 에너지 문제가 심각해지고 있다. 이러한 한계를 극복할 대안으로 주목받는 것이 바로 '엑시톤'이다.

엑시톤은 반도체 내부에서 빛과 전자의 성질이 결합된 입자로, 전기적으로 중성이기 때문에 이동 과정에서 열 발생이 거의 없다.

이 때문에 차세대 초저전력 정보 전달 매개체로 주목받고 있다. 하지만 지금까지는 엑시톤을 원하는 방식으로 정밀하게 제어하는 것이 매우 어려워 실제 소자 응용에 큰 제약이 있었다.

박경덕 교수 연구팀은 이를 해결하기 위해 빛과 전기를 나노미터 수준에서 자유롭게 다룰 수 있는 새로운 방식의 나노 공진 분광 기술을 개발했다.

이 기술을 이용하면 빛과 전기장이 최첨단 반도체 공정의 최소 선폭 정도의 초미세 공간에 모이면서 반도체 내부의 '에너지 지형'을 나노 공간에서 정밀하게 제어하고 동시에 관측할 수 있다.

연구팀의 이형우 박사는 이 방법을 통해 특정 영역에 엑시톤을 집중시켰고 그 과정에서 기존 이론과는 다른 흥미로운 현상을 발견했다.

좁은 공간에 모인 엑시톤들이 서로 밀어내며 오히려 더 빠르고 강하게 바깥으로 퍼져나간 것이다.

연구팀은 이 현상이 단순히 엑시톤의 개수가 많아서가 아니라 엑시톤이 얼마나 가파르게 몰려 있는지를 나타내는 '밀도 기울기'에 의해 결정된다는 사실을 밝혀냈다. 이를 통해 기존 방식 대비 최대 8300%에 달하는 엑시톤 확산 증폭 효과를 입증했다.

연구를 진행한 이형우 박사와 문태영 씨는 "연구는 나노미터 공간에서 엑시톤의 이동을 직접 생성하고 관측한 첫 사례로, 기존에는 알 수 없었던 새로운 이동 메커니즘을 확인했다"며 "엑시톤 기반 소자 설계의 핵심 원리를 제시했다는 점에서 의미가 크다"고 설명했다.

박경덕 교수는 "성과는 기초물리 연구를 통해 산업기술 적용의 가능성을 구체적으로 보여준 사례"라며 "기초과학에 대한 장기적인 투자와 신뢰가 있었기에 가능했으며 향후 저전력 AI 반도체와 신개념 광소자 융합 기술로 확장될 수 있을 것"이라고 밝혔다.


포항=김규동 기자 korea808080@



중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 민주당 절반의 성공·국힘 예상외 선전… 내란청산·정권심판 팽팽
  2. 국민의힘 백성현 후보, 52.63% 논산시장 재선 성공
  3. 새벽에 뒤집힌 대역전극 환희와 눈물이 교차했던 대전교육감 당선 순간
  4. [한화에어로 참사] "사고 재발 방지 이행 여부 확인"…경찰, 사업장 압수수색
  5. 대전교육 최우선 과제는 '학교 안전·학교 급식·교권 회복'
  1. 세종교육 새 수장 '강미애' 그는 누구인가
  2. 교육계·시민사회, 새 교육감들에 주문 "현장 변화로 답해야"
  3. '서산지역 충남도의원 선거 판 뒤집혔다' 서산, 더불어민주당 모두 석권
  4. [대입+] 6월 모평 국어·영어 쉬워지고 수학 비슷… 체감 난도는 엇갈려
  5. 생명연, 암세포 내성 약화시키는 기제 발견…항암치료 효과 회복 가능성

헤드라인 뉴스


[한화에어로 참사] "더는 일터서 목숨 잃지 않길"…합동분향소 발길

[한화에어로 참사] "더는 일터서 목숨 잃지 않길"…합동분향소 발길

"타지에서 일하는 아들 생각 나서 더 마음 아파요." 5일 오후 한화에어로스페이스 대전사업장 사고 희생자를 애도하기 위해 유성구청 1층 로비에 마련된 합동분향소에서 한 시민은 이같이 말했다. "20대 희생자도 있다는 사고 소식을 접한 후 생산직에서 근무하는 아들이 걱정됐다"라며 "남 일 같지 않다. 젊은 청년들이 일터에서 목숨을 잃는 일은 더는 없으면 한다"고 전했다. 지난 1일 한화에어로스페이스 대전사업장에서 폭발과 함께 화재로 근로자 5명이 숨지고 2명이 중경상을 입었다. 유성구청은 오는 25일까지 매일 오전 9시부터 오후 6시..

400년 전 절절한 사부곡(思婦曲)…당진시 `안민학 애도문` 국가보물 승격 추진
400년 전 절절한 사부곡(思婦曲)…당진시 '안민학 애도문' 국가보물 승격 추진

당진시가 20대의 젊은 나이에 요절한 아내를 향한 남편의 애틋한 사랑이 담긴 충남도 유형문화재 제243호 '안민학 애도문 및 백자명기'를 국가 지정 문화유산(보물)으로 승격시키기 위한 절차에 나선다. 시는 6월 5일 충남도 문화유산 안민학 애도문의 국가지정(보물) 승격을 추진한다고 밝혔다. 2018년 도지정 문화유산으로 지정된 안민학 애도문은 안민학 선생이 부인을 여의고(1576년 5월 10일 병자년) 관에 넣은 부장품으로서, 한글로 쓰인 16세기 애도적 내용의 편지다. 애도문은 1978년 소유자가 14대 조모인 현풍 곽씨 묘를 충..

제1회 섬비엔날레, 개막 300일 앞으로…24개국 70여 명 작가 참여 전망
제1회 섬비엔날레, 개막 300일 앞으로…24개국 70여 명 작가 참여 전망

2027년 4월 3일 개막을 목표로 준비 중인 제1회 섬비엔날레가 300일 앞으로 다가온 가운데, 충청남도와 보령시가 공동 설립한 섬비엔날레조직위원회(이하 조직위)가 행사 준비에 속도를 내고 있다. 조직위는 2026년 3월 종합운영계획을 수립해 전시, 행사 운영, 홍보, 교통·숙박, 안전관리 등 분야별 실행체계를 구체화했다. 4월에는 관계기관과 업무협약(MOU)을 체결해 협력 기반을 마련했으며, 5월에는 자문위원을 위촉해 전문가 의견 수렴 체계도 갖췄다. 전시 분야에서는 24개국 70여 명의 참여 작가 섭외와 작품 콘셉트, 설치 위..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 지방선거 당선자들, 한화에어로스페이스 조문 대전 지방선거 당선자들, 한화에어로스페이스 조문

  • 지방선거 끝…선거벽보 철거 지방선거 끝…선거벽보 철거

  • 분주한 개표소 분주한 개표소

  • 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’ 허태정 대전시장 후보 당선 ‘확실’