전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 ICT

속보

더보기

노벨상 '별난 물질' 현실로..양자소자 활용 기대

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

나노선 위상물질 측정기술 개발
표준과학硏 연구성과

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = # 2016 노벨물리학상은 데이비드 사울리스(미국 워싱턴대), 던컨 홀데인(미국 프린스턴대), 마이클 코스털리츠(미국 브라운대) 교수 3인에게 돌아갔다. 이들은 위상학(topology)이라는 수학적 개념을 물리학에 도입, '별난 물질(exotic matter)'로 불리는 위상물질(topological matter)을 세상에 알렸다. 그로부터 3년, 전 세계는 이론에만 존재하는 이 별난 물질을 현실로 가져오기 위한 연구로 뜨겁다.

한국표준과학연구원(KRISS·원장 박상열)은 독일 쾰른대와 공동 연구로 일반 금속이나 반도체 등과 다른 특성을 지녀 '별난 물질'로 불리는 위상물질의 활용성을 높일 측정기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

KRISS 양자기술연구소 서준호 책임연구원과 쾰른대 김건우 연구위원 공동연구팀은 머리카락 1000분의 1 굵기인 나노역학소자의 공진 주파수를 분석, 위상물질의 특성을 측정하는 기술을 개발했다.

연구에 활용된 위상물질 기반 나노역학소자의 모습. 가운데 기타 줄처럼 고정돼있는 부분이 나노선(nanowire)이며 나노선의 공진을 통해 위상물질의 상태를 파악했다. 2019.10.23. [자료=한국표준과학연구원]

연구결과(논문명 "Nanomechanical characterization of quantum interference in a topological insulator nanowire")는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 10월 최신호에 게재됐다.

이번 성과는 위상물질 기반 나노역학소자 연구의 세계 최초 결과로서, 위상물질이 이론을 넘어 양자컴퓨팅, 양자통신의 기반인 양자소자로 활용할 수 있음을 시사하고 있다.

위상학은 오랜 시간 수학자들의 전유물이었지만, 최근에는 물질의 위상학적 상태에 대한 발견에 노벨물리학상을 수여하는 등 물리학의 영역을 확장시킬 수 있는 도구로 주목받고 있다.

위상학적 상태를 가진 위상물질은 '구멍의 수'로 상태를 구분한다. 찰흙으로 만든 공을 도넛 모양으로 만들려면 반드시 구멍을 만들어야 한다. 위상학의 세계에서 구멍이 없는 공과 한 개 있는 도넛은 마치 고체와 액체처럼 다른 상태인 것이다. 마찬가지로 반지는 도넛과 다르게 보이지만 구멍이 1개이므로 위상학적으로는 같다고 표현한다.

위상물질로 제작한 전자소자는 온전한 '양자 결맞음' 상태를 가질 수 있어 양자소자로 활용할 수 있다. 하지만 극히 이론적인 개념이었던 위상학을 현실에 적용하기 위해서는 아직 베일에 싸여 있는 위상물질의 특성을 완벽히 이해해야만 한다.

연구팀은 수백 나노미터(nm·1nm은 10억분의 1m)) 굵기의 위상물질 나노선 기반 역학소자를 제작, 위상물질의 가장 중요한 특성 중 하나인 전자상태 밀도에 대한 신개념 측정 기술을 시연하는 데 성공했다. 위상절연체인 비스무스셀레나이드(Bi2Se3) 화합물로 나노선을 만든 다음, 금속 박막 전극에서 수십 나노미터 떨어져 진동하도록 하여 전극을 통해 역학적 공진을 유도 및 측정했다.

나노역학소자는 나노선의 양쪽을 고정하고 띄운 형태로 기타 줄을 연상시킨다. 기타 줄을 튕기면 공진하듯 나노선도 공진을 발생시킬 수 있고 이 때 물질의 위상상태, 즉 '구멍의 수'를 알아낼 수 있다.

극저온에서 나노선 표면의 전자는 양자 결맞음이 잘 유지돼 양자간섭을 보인다.

연구진은 이를 통해 위상물질의 전기적 특성은 물론 상태밀도에 따른 공진주파수 변화까지 동시에 측정하는 데 성공했다. 또 이 같은 실험결과가 나노선의 진동과 그 표면에 존재하는 전자계의 상호작용에 의한 양자현상에 기인함을 이론 계산을 통해서 명확히 밝혀냈다.

KRISS 서준호 책임연구원은 "대표적인 반도체 소자인 트랜지스터가 나오기 전까지 실리콘이라는 반도체 물질의 특성을 파악하는 데에만 수십 년이 걸렸다"며 "이번에 개발한 역학적 공진 기반 측정기술 또한 큐빗, 스핀트로닉스 소자 등 미래 양자소자에 활용할 수 있는 위상물질의 특성을 파악하는 중요한 성과"라고 말했다. 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
육군 제복 10년 만에 전면 개편 착수 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 육군이 10년 가까이 변화가 없던 제복 체계를 전면 재설계하기 위해 전문 디자인 기관과 협력에 나섰다.  육군은 지난 5일 충남 계룡대에서 한국공예·디자인문화진흥원(공진원)과 '육군 제복 디자인 개발'을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 7일 밝혔다. 이번 협약은 공진원이 추진하는 '2026년 공공디자인 컨설팅 사업'에 '육군 제복류 디자인 개발 사업'이 선정되면서 성사됐다. 공진원은 문화체육관광부 산하 공공기관으로, 공공 영역 디자인 개선 사업을 총괄해 온 전문 기관이다. 지난 2월 27일 서울 노원구 육군사관학교에서 열린 제82기 졸업식에서 졸업생들이 졸업을 자축하며 정모를 높이 던지고 있다. [사진=국방부] 2026.02.27 photo@newspim.com 양측은 이번 협약을 통해 ▲육군 정복 ▲근무복 ▲육군사관학교 생도 정복을 핵심 협력 분야로 설정했다. 특히 제복에 담긴 상징성과 기능성, 착용 편의성, 대외 이미지까지 종합적으로 검토해 '미래형 육군 이미지'를 반영한 디자인 개선 방향을 도출할 계획이다. 육군 제복 체계는 2016년 개정 이후 약 10년간 큰 변화 없이 유지돼 왔으며, 육사 생도 정복은 1970년대 개정 이후 사실상 반세기 가까이 유지된 상태다. 이번 개편에서 가장 관심이 집중되는 부분은 육군사관학교 정복이다. 정부가 육·해·공군 사관학교 통합을 검토하는 상황에서, 각 군의 정체성을 상징하는 제복 체계 역시 재편 압력을 받을 가능성이 크기 때문이다. 군 안팎에서는 "제복은 단순 복장이 아니라 군 정체성과 역사, 지휘 체계와 군의 정체성을 보여준다"라는 말이 나오는 만큼, 사관학교 통합 논의에서 핵심 쟁점으로 떠오를 수 있다는 분석이 나온다. 육군은 이번 협약을 계기로 단순한 디자인 변경을 넘어 장기적인 제복 발전 로드맵 수립에 착수할 방침이다. 기능성 소재 적용, 체형 다양성 반영, 근무 환경별 최적화 등 실질적 개선 요소도 함께 검토된다. 특히 병력 구조 변화와 복무 환경 개선 흐름을 반영해 '착용 만족도'를 핵심 지표로 설정할 것으로 알려졌다. 김진평 육군본부 인사근무과장(대령)은 "전문기관의 체계적인 컨설팅과 지원을 통해 육군 구성원에게는 자부심을, 국민에게는 품격 있고 신뢰받는 이미지를 제공할 수 있는 제복 체계를 구축하겠다"고 밝혔다. 군 안팎에서는 이번 사업이 단순한 복제 개편을 넘어, 향후 10~20년간 육군 브랜드 이미지와 대외 인식을 좌우할 '장기 프로젝트'가 될 것으로 보고 있다. 사관학교 통합이 현실화될 경우, 제복 디자인이 군 조직 개편 방향을 보여주는 상징이 될 가능성이 크다. gomsi@newspim.com 2026-06-08 12:05
사진
오세훈·추경호 재판 이번주 재개 [서울=뉴스핌] 이바름 기자 =  6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번주 재개된다. 8일 법조계에 따르면 서울중앙지법 형사합의22부(재판장 조형우)는 오는 10일 오세훈 서울시장과 강철원 전 서울시 정무부시장, 사업가 김한정 씨의 정치자금법 위반 혐의에 대한 공판기일을 연다. 오세훈·추경호 등 6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번 주 재개된다. 사진은 오세훈 서울시장 당선인이 지난 4일 오전 서울시청으로 들어서며 직원들에게 인사말을 하는 모습. [사진 = 뉴스핌DB] 지난 4월 22일 이후 49일 만의 속행공판이다. 재판부는 오 시장의 지선 일정을 고려해 당초 5월로 잡혔던 공판기일을 지선 이후로 연기한 바 있다. 오 시장에 대한 구형은 내주로 전망되고 있다. 오는 17일 결심공판이 진행될 예정인 가운데, 이날 오 시장에 대한 피고인 신문 및 민중기 특별검사팀의 최종의견 진술과 구형, 오 시장의 최후진술 등이 이뤄질 전망이다. 오 시장은 지난 2021년 4월 7일 서울시장 보궐선거를 앞두고 정치브로커인 명태균 씨로부터 10회에 걸쳐 공표·비공표 여론조사를 전달받고, 후원자인 김씨에게 3300만 원을 대납토록 한 혐의를 받고 있다. 오세훈·추경호 등 6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번 주 재개된다. 사진은 추경호 국민의힘 대구시장 후보가 지난달 23일 오후 대구 북구 칠성종합시장 앞에서 열린 유세현장에서 지지를 호소하고 있는 모습. [사진 = 뉴스핌DB] 추경호 대구시장 당선인의 내란 중요임무 종사 사건도 같은 날 열린다. 서울중앙지법 형사합의34부(재판장 한성진)는 10일 추 당선인의 내란 중요임무 종사 혐의를 공판을 진행한다. 추 당선인은 지난달 13일 법정에 출석했지만, 같은달 28일 공판준비기일에는 출석하지 않았다. 재판부는 지난 4월 추 당선인에게 지방선거가 끝나면 매주 한 차례씩 공판을 진행할 예정이라고 밝힌 바 있다. 추 당선인은 12·3 비상계엄 당시 국민의힘 원내대표로서 윤석열 전 대통령 측으로부터 계엄에 협조해달라는 요청을 받은 뒤 의원총회 장소를 수 차례 변경하는 방식으로 계엄 해제 표결을 방해한 혐의를 받는다. right@newspim.com 2026-06-08 10:20
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동