전기 대신 빛 압력으로… 3배 성능 광압 발전기 개발

전북대학교 연구진이 전기가 필요 없는 차세대 양자컴퓨터 구현 가능성을 제시했다. 빛의 압력만으로 에너지를 생산하는 ‘광압 발전기(LPEG)’ 기술 효율을 크게 높인 이번 연구는 차세대 양자컴퓨팅 하드웨어 개발의 핵심 기반으로 주목받고 있다.

전북대는 20일 김희대 교수(반도체과학기술학과) 연구팀이 은(Ag) 나노입자와 그래핀 옥사이드(GO)를 결합해 발전 효율을 3배 이상 향상시키는 데 성공했다고 밝혔다.

전북대 김희대 교수(반도체과학기술학과). 연구팀은 그래핀 옥사이드를 은 나노입자 사이의 간격 유지재(스페이서)로 활용해 발전 효율을 끌어올린 결과 기존 출력 241mV, 3.1μA였던 성능이 310mV, 9.3μA로 향상됐다. 또 라만(Raman) 측정과 전자기파 시뮬레이션(FDTD), 다중 물리 시뮬레이션(COMSOL Multiphysics)을 통해 은 나노입자 사이에서 강한 전기장이 집중되는 ‘핫스팟’ 현상이 효율 개선의 핵심 메커니즘임을 규명했다. 이 같은 기술은 외부 전원 연결 없이 내부에서 스스로 에너지를 생산·활용할 수 있는 양자컴퓨터 구조로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.

김희대 교수는 “이번 연구 성과는 노이즈(Noise)가 없는 양자컴퓨터 개발의 핵심 기반이 될 것”이라며 “향후 극저온 환경에서도 자체적으로 에너지를 생성·활용하는 차세대 양자컴퓨팅 하드웨어를 개발할 계획”이라고 말했다.

이번 연구는 김 교수를 비롯해 이하영 박사(G-LAMP사업단), 한국해양대 이삼녕 명예교수·안형수 교수, 강남대 황선령 교수가 공동으로 진행했으며, 결과는 에너지 분야 세계적 권위 학술지 ‘Carbon Energy(카본 에너지) 최신호에 게재됐다.

전주=김동욱 기자 kdw7636@segye.com