식용 버섯으로 디지털 데이터 처리 능력 첫 수치 입증…저전력·전자 폐기물 최소화 등 혁신적 미래 열릴 듯하다

전골이나 반찬을 만들 때 흔히 사용되는 식재료인 버섯으로 반도체를 제작할 수 있다는 획기적인 연구 결과가 발표되었다. 버섯은 친환경적 특성뿐만 아니라 기억과 연산을 동시에 수행하는 능력을 갖추고 있어, 기존 반도체의 한계를 뛰어넘을 새로운 계기가 마련될지 주목된다.

27일(현지시간) 미국 과학계에 따르면, 오하이오주립대 연구진은 국제학술지 ‘플로스 원(PLOS One)’을 통해 버섯으로 디지털 데이터를 처리할 수 있다는 사실을 구체적인 수치를 통해 입증했다고 밝혔다. 버섯이 반도체 성질을 갖고 있다는 점은 약 5년 전부터 일부 과학계에서 제기되어 왔으나, 객관적인 수치로 그 성질이 확인된 것은 이번이 처음이다. 

연구진은 최적의 생육 환경에서 키운 표고버섯을 실험에 사용하였다. 이를 기억장치(RAM) 용도로 사용할 경우를 가정하여 성능을 확인하였다. 버섯에 전기를 흘려본 결과, 최대 5850㎐(헤르츠) 환경에서 90±1%의 정확도로 정보를 처리할 수 있음을 확인하였다. 이는 버섯이 1초에 5850번 데이터를 읽거나 쓸 수 있으며, 동작 이후 저장된 데이터를 89~91%의 정확도로 판별할 수 있다는 의미이다. 현재 인류가 사용하는 실리콘 기반 RAM은 아직 실험 단계인 ‘버섯 반도체’보다 정보 처리 속도가 100만 배 이상 빠르고 정확도도 100%에 이르지만, 반찬거리인 버섯이 반도체 역할을 수행할 수 있다는 점 자체가 증명된 것이다. 

그렇다면 버섯이 어떻게 반도체 역할을 수행할 수 있었을까. 그 비밀은 버섯 몸통을 이루는 실처럼 생긴 물질인 ‘균사체’에 있다. 균사체는 이온과 수분으로 구성되어 있으며, 외부에서 전기가 공급되면 이 이온과 수분이 정보 기억과 저장을 동시에 구현하는 생체 부품의 역할을 하게 된다. 과학계는 이렇게 기억과 저장이 동시에 나타나는 신개념 반도체를 ‘멤리스터’라고 부른다.

현재의 반도체는 기억과 연산을 분리하여 처리한다. 이는 기술적인 한계 때문이다. 프로세서가 연산을 아무리 빠르게 처리해도 메모리에서 기억을 꺼내 오는 데 시간이 소요되므로, 전체적인 정보 처리 속도를 비약적으로 끌어올리기가 어렵다. 버섯이 바로 이러한 문제를 해결할 수 있는 기반을 마련한 것이다.

또한, 버섯 반도체는 전력 소모가 적다는 큰 장점을 가지고 있다. 연구진은 최대 5V(볼트)를 넘지 않는 적은 전기를 사용하여 버섯 반도체를 구동하였다. 연구진은 “절전이 중요한 로봇이나 자율주행 차량에서 버섯 반도체가 유용할 것이다”라고 설명했다. 특히 이 기술은 인공지능(AI) 운영 용도의 대규모 데이터센터를 위한 전력 생산 압박에 대처하는 데 활용될 것으로 기대된다. 버섯으로 만든 저전력 반도체가 이 문제 해결의 중요한 열쇠가 될 수 있다는 분석이다. 

게다가 버섯 반도체는 광물질을 사용하지 않아 친환경적이며, 전자 폐기물을 최소화할 수 있다. 연구진이 사용한 표고버섯은 방사선에 저항성이 있다는 점 또한 중요한 이점이다. 이는 우주 방사선에 노출되는 인공위성에 장착될 경우 기기 고장을 최소화하는 데 기여할 수 있다. 연구진은 “버섯은 무게가 가볍고 가격도 낮아 향후 활용 범위가 더욱 넓어질 것이다”라고 전망하며, 이 기술의 무궁무진한 잠재력을 강조했다.