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전기 없이 빛으로 동작하는 광컴퓨터 구현
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빛으로 동작하는 페로브스카이트 광-논리소자 개발
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하나의 광-논리소자로 5개의 기본 논리연산을 모두 구현 가능
□ 최근 인공지능, 자율주행 자동차, 드론, 메타버스 기술이 미래 먹거리 
산업으로 주목받으면서 수많은 정보를 빠르게 계산하고, 처리할 수 있
는 차세대 컴퓨터에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 그런데 
오늘날 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 전자식 반도체 논리소자*는 초고속 
데이터 계산 및 처리능력에 한계가 있으며, 에너지 소모가 크고 열이 
많이 발생하는 단점이 있다.
   * 논리소자: 논리소자는 1개 이상의 논리 입력을 일정한 논리 연산 (AND, OR 등)에 
의해 출력값을 얻는 소자 또는 회로다. 논리 회로는 주로 다수의 전자식 트랜지스터
를 조합해서 만들 수 있다.
□ 지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 신소재공학부 정건영 교수 연구팀
은 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 센서시스템연구센터 박유신 
박사 연구팀과 함께 유무기 페로브스카이트* 소재를 이용해 빛으로 
동작하는 광-논리소자를 기술을 개발했다.
   * 유무기 페로브스카이트: ABX3 페로브스카이트 결정구조를 지닌 광-반도체 소재
로, 빛을 흡수하여 전기에너지를 만들 수 있는 특성을 가지며 태양전지, 광센서, 
LED 등 광학 소자의 핵심소재로 활발히 연구 중이다.
지스트(광주과학기술원) 보도자료
http://www.gist.ac.kr 
보도 일시
지스트 홈페이지 게시
게시일
2022.02.23.(수)
보도자료
담당
홍보팀 조동선 팀장
062-715-2061
홍보팀 이나영 선임행정원 
062-715-2062
연구자 
신소재공학부 정건영 교수 
062-715-2324
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□ 연구팀은 물리적으로 에너지 손실이 작은 빛을 입력 신호로 이용하는 
광-논리소자에 주목했다. 이를 위해 빛을 흡수하여 전기를 만드는 유
무기 페로브스카이트를 활용했다. 빛 흡수 스펙트럼이 다른 두 종류의 
페로브스카이트 박막을 샌드위치처럼 쌓아 올린 적층형 페로브스카이
트 광-논리소자를 개발하는데 성공했다. 
  파장과 세기가 다른 두 개의 빛을 입력하면 원하는 이진수 논리연산*
이 가능함을 입증했다. 빛을 이용한 광-논리소자는 전기 공급 없이 빛 
에너지만으로 동작하므로 무전원 광컴퓨터 프로세서 칩 개발에 대한 
기대감을 높였다. 
   * 논리연산: 논리연산은 한 개 혹은 두 개의 이진수에 적용되는 연산으로, 정해진 규
칙에 따라 결과값을 도출하는 체계를 의미한다.
□ 기존 논리소자는 한 개의 논리연산만 할 수 있지만, 연구팀이 개발한 
페로브스카이트 광-논리소자는 하나의 소자로 AND, OR, NAND, NOR, 
NOT의 5가지의 서로 다른 기본 논리연산을 모두 구현할 수 있다.
□ 지스트 정건영 교수는 “본 연구를 통해 개발한 광-논리소자는 5가지 
기본 논리연산을 하나의 소자로 구현한 광 컴퓨팅 연구개발의 쾌거이
며, 차세대 광통신, 광네트워크, 헬스케어 연구개발에 크게 기여할 수 
있을 것”이라고 말했다.    
□ KIST 박유신 박사는 “빛을 입력하여 전기신호를 출력하는 페로브스카
이트 광-논리소자는 광-프로세서 연구개발에 중요한 단초를 제시할 것
이며, 향후 초소형저전력 광센서플랫폼에 활용이 기대된다”고 말했다.
□ 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 KIST 기관고유사업
(양자센싱원천기술개발)의 지원을 받아 수행되었으며, 과학기술 분야 
상위 논문인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 
2022년 2월 7일 온라인 게재되었다.  <끝>  
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논문의 주요 내용
1. 논문명, 저자정보 
 - 저널명 : Nature Communications, IF 14.919 (2020년 기준)
 - 논문명 : Perovskite Multifunctional Logic Gates via Bipolar Photoresponse of Single 
Photodetector
 - 저자 정보 : Woochul Kim(제1저자), Hyeonghun Kim(제1저자), Tae Jin Yoo, Jun 
Young Lee, Ji Young Jo, Byoung Hun Lee, Assa Aravindh Sasikala, 
Gun Young Jung(교신저자) & Yusin Pak(교신저자)
1.
유무기 페로브스카이트
 ○ ABX3 페로브스카이트 결정구조를 지닌 광-반도체 소재로, 빛을 흡수하여 
전기에너지를 만들 수 있는 특성을 가지며 태양전지, 광센서, LED 등 광학 소자의 
핵심소재로 활발히 연구 중이다.
2.
논리소자
 ○ 논리소자는 1개 이상의 논리 입력을 일정한 논리 연산 (AND, OR 등)에 의해 
출력값을 얻는 소자 또는 회로다. 논리 회로는 주로 다수의 전자식 트랜지스터를 
조합해서 만들 수 있다.
3.
논리연산
 ○ 논리연산은 한 개 혹은 두 개의 이진수에 적용되는 연산으로, 정해진 규칙에 따라 
결과값을 도출하는 체계를 의미한다. 
  
용 어 설 명
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그 림 설 명
[그림1] 페로브스카이트 광-논리소자의 모식도와 OR, AND, NAND, NOR, NOT의 
논리연산 결과
[그림2] 페로브스카이트 광-논리소자를 활용한 광컴퓨터용 광-프로세서 칩의 컨셉 
아트