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국내 연구진, 세계 최초 스핀 제어 차세대 반도체 개발…전기 꺼져도 기억한다 [이코노믹데일리] 국내 연구진이 차세대 반도체와 양자컴퓨터의 핵심으로 꼽히는 ‘스핀트로닉스’ 기술의 상용화를 앞당길 획기적인 돌파구를 마련했다. 외부 자기장이나 극저온 장치 없이도 상온에서 전자의 양자적 특성인 ‘스핀(spin)’을 자유자재로 제어할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발한 것이다. 과학기술정보통신부는 김영근 고려대 교수팀과 남기태 서울대 교수팀이 공동 연구를 통해 새로운 ‘자성 나노 나선구조’를 개발하고 이를 통해 전자의 스핀을 선택적으로 이동시키는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 게재됐다. 스핀트로닉스는 기존 반도체가 전자의 ‘전하’ 흐름만을 이용하는 것에서 나아가 ‘스핀’이라는 고유의 자기적 성질까지 활용하는 차세대 정보 처리 기술이다. 전력 소모가 적고 처리 속도가 빠르며 전원이 꺼져도 정보가 사라지지 않는 비휘발성 특성 때문에 자성메셔모리(MRAM) 등 미래 정보 소자의 핵심으로 주목받아왔다. 하지만 스핀을 제어하기 위해서는 강력한 외부 자기장이나 극저온 환경이 필요해 상용화에 큰 어려움이 있었다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 금속 결정화 과정을 전기화학적으로 조절해 스스로 자성을 띠는 ‘카이랄(chiral) 자성 나노 나선 구조’를 제작하는 데 성공했다. 이 나선 구조는 마치 필터처럼 한쪽 방향의 스핀은 통과시키고 반대 방향의 스핀은 막는 역할을 한다. 연구팀은 3차원 나노 나선 구조의 회전성만으로 스핀을 제어할 수 있음을 최초로 실험적으로 입증했다. 특히 이 구조가 자체적으로 자성을 띠고 있어 외부 장치 없이도 상온에서 스핀 상태를 안정적으로 멀리까지 전달할 수 있음을 확인했다. 김영근 교수는 "자성체는 그 자체로 전자의 스핀을 정렬하는 능력이 있어 카이랄 구조에 의한 스핀의 흐름 조절이 가능하다”며 “이번 연구로 그동안 이론과 실험으로 보고된 카이랄 스핀트로닉스 원리를 보다 더 이해하는 계기가 됐다”고 말했다. 남기태 교수는 “유기물과 달리 금속의 경우 나노 스케일에서 카이랄성을 제어하는 것은 중요한 과학적 난제였다"며 "분자를 이용한 나선의 꼬인 방향성을 제어한 최초의 결과"라고 의의를 밝혔다. 이번 연구는 그동안 기술적 한계로 여겨졌던 무기물 기반의 스핀 제어 가능성을 열었다는 점에서 차세대 반도체 소자 개발에 새로운 지평을 열었다는 평가를 받는다.2025-09-05 07:43:56
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![[현장] 포스코퓨처엠, 광양 전구체 공장 준공…자급 체제로 탈중국 속도 낸다](https://image.ajunews.com//content/image/2025/06/10/20250610143317286680.png)
포스코퓨처엠, 광양 전구체 공장 준공…자급 체제로 탈중국 속도 낸다 [이코노믹데일리] 포스코퓨처엠이 전남 광양시에 연산 4만5000톤(t) 규모의 전구체 공장을 준공하며 공급망 경쟁력 강화에 나섰다. 양극재 핵심원료인 전구체를 내재화해서다. 10일 포스코퓨처엠은 전남 광양시 율촌산업단지에 전구체 공장 준공식을 열었다. 이날 행사에는 엄기천 포스코퓨처엠 사장, 정인화 광양시장 등 관계자 70명이 참석했다. 퓨처엠은 이번 전구체 공장 준공을 통해 '원료-반제품-양극재'까지 이르는 자급체제를 완성했다. 광양 전구체 공장은 기존 광양 양극재 공장 부지 안의 6800평 크기로 조성됐으며 연간 4만5000톤 규모의 전구체 생산이 가능하다. 이번 전구체 공장 준공 투자비는 3400억원이다. 전구체는 배터리 산업에서 양극재가 되기 전 단계의 물질로 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 등으로 구성되며 양극재 공장으로 보내져 리튬(Li)과 결합해 양극재가 된다. 공정 과정은 물에 녹여 반응시켜 합성 및 이온화, 결정화한 다음 제품을 굳히는 탈수 작업에 들어가고 건조시켜 최종 제품을 만드는 방식으로 진행한다. 퓨처엠은 이번 양극재 공장 준공을 통해 철저한 양극재 품질 관리를 시행할 전망이다. 제품 공정 과정 중 구리, 아연 등 비자성이물이 1개라도 유입되면 품질 불량으로 4.5톤당 최소 1억원이상 손실이 발생돼서다. 이로써 품질 관리를 위해 창문은 항상 닫힘 상태를 유지하며 외부 이물이 들어오지 않도록 관리 중이다. 퓨처엠 관계자는 "자립 과정에서 전구체 용해부터 건조까지 6단계 공정간의 흐름을 매끄럽게 이어지게 하는 부분이 초기 어려움이 있었다"면서도 "젊은 직원들이 오퍼레이터를 돌리며 점점 경쟁력을 높이기 위해 노력하고 있다"고 말했다. 또한 광양 전구체 공장 준공을 통해 대중 수입 의존도를 낮추는 '탈중국'에도 힘 쓸 전망이다. 지난 3월 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 국내 전구체 대중 수입 의존도는 90% 이상이다. 기존에는 지난 2023년 기준 양극재 마진이 6~7%로 알려져 원재료 수급이 좋은 중국에 외주를 다수 맡겼다. 그러나 중국 전구체를 계속 사용하게 되면 올해부터 미국시장에 판매하는 배터리에는 IRA 세액 공제를 받을 수 없는 데다 중국 공급망 규제는 더욱 강화될 가능성이 높아 전구체 공급망 독립을 할 수밖에 없는 상황이다. 퓨처엠 관계자는 "올해 기준 광양 전구체 공장은 탈중국 할 수 있을만한 수준을 갖추고 있으며 중장기적으로는 고객이 요구하는 조건에 맞춰 자유도를 갖출 수 있는 정도는 준비돼 있다"고 덧붙였다. 또한 "캐즘이라고도 하지만 고객사와 연결하기 좋은 시기이기도 하다"며 "구체적으로 언급하긴 어렵지만 미국 정책 변화에 맞춰 물밑 작업을 진행 중"이라고 전했다. 이와 함께 광양 양극재공장은 단일 규모 세계 최대 양극재 생산공장이 될 전망이다. 생산 능력은 양극재 1년 간 9만톤이며 NCM, NCMA, NCA 등이 주력 생산품이다. 양극재는 안전성이 우수해 수명이 오래가고 자동차에 적합한 제품임을 방증한다. 비중국산 니켈을 가공한 원료를 바탕으로 포스코가 고순도 황산니켈로 만들어 광양 전구체 공장에 공급하는 구조다. 양극재 기술 개발 전략으로는 울트라 하이니켈 단결정을 개발해 주행거리를 극대화하고 안정성이 높은 제품을 생산한다. 또한 고전압 미드니켈 단결정으로 전압을 높여 에너지 밀도를 높이며 리튬인산철(LFP), 리튬망간인산철(LMFP) 등을 통해 원가를 절감할 전망이다. 지난달부터 이곳에서 생산되는 전구체는 LG에너지솔루션과 제너럴 모터스(GM) 합작법인(JV) 얼티엄셀즈로 전량 공급된다. 엄기천 포스코퓨처엠 대표이사 사장은 "양적 성장을 넘어 질적 성장의 단계에 도달하고 글로벌 시장에서 경쟁력을 강화할 수 있도록 지속 노력할 것"이라고 말했다.2025-06-10 14:53:28
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