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2차원 자성 물질서 '양자 자성 다체 엑시톤' 확인[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전자 1개가 여러 원자에 존재하는 새로운 양자상태를 발견했다.
기초과학연구원(IBS)은 박제근 前 강상관계 물질 연구단 부연구단장팀이 자성을 띤 2차원 물질에서 독특한 신호를 발견하고, 이 신호가 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재하는 양자다체상태의 새로운 엑시톤 임을 알아냈다고 21일 밝혔다.
 | | 덩치삼황화린니켈의 결정 구조.<자료=기초과학연구원> |
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엑시톤은 자유전자와 전자가 빠진 빈자리인 양공으로 이뤄진 입자이다. 광자를 방출하는 양자상태이기 때문에 양자광원이 필요한 양자정보통신에 중요한 열쇠로 거론된다.
이번에 발견한 새로운 엑시톤은 삶과 죽음이 중첩돼 존재하는 슈뢰딩거의 고양이처럼 전자 1개가 여러 원자에 나눠 존재한다. 이 엑시톤은 이론적으로 예측된 적이 없는 새로운 양자현상이다.
연구팀은 2차원 자성물질인 삼황화린니켈에서 파장 여러 개의 주파수와 파형이 일치하는 결맞음성이 강한 엑시톤 신호를 3개 실험으로 확인했다. 이어 신호 데이터를 계산해 이번에 발견한 엑시톤이 양자다체상태임을 규명했다.
2차원 물질은 1차원이나 3차원에서 나타나지 않는 전자 상호작용으로 독특한 물리적 특성을 갖는다. 이번 실험에 사용된 삼황화린니켈은 자성을 지니면서 얇은 2차원 층으로 분리되는 반데르발스 물질 중 하나다.
반데르발스 물질은 층 사이가 반데르발스 결합으로 불리는 약한 전기적 인력으로 묶여져 얇은 원자층으로 분리할 수 있는 물질을 의미한다.
연구팀은 물질에 흡수된 뒤 다시 방출되는 빛을 측정하는 광방출 실험을 통해 2차원 삼황화린니켈에서 결맞음이 강한 빛 신호를 발견했다. 이후 빛의 운동량과 에너지 분산관계를 측정하는 실험을 수행하고, 고체 내 다른 원자들과의 상호작용을 고려한 양자역학적 이론인 다체 이론으로 이 엑시톤 자료를 설명했다.
연구팀은 양자 다체 자성 엑시톤이 근본적으로 새로운 양자상태로, 2차원 물질 양자현상 연구에 기여해 양자정보기술 혁명을 앞당길 것으로 기대했다.
박제근 前부연구단장은 “2차원 물질에서는 특이 양자상태가 드물다”며 “연구진이 개척해서 중요한 연구 분야로 자리매김한 자성 반데르발스 물질 분야에서 다시 선도적인 연구 성과를 내서 이 분야를 주도했다”고 말했다.
연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 21일 0시(한국시간)에 게재됐다.
강민구 (
[email protected])
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[머니투데이 안정준 기자]

핵심 시장인 중국에서 'V자 회복'에 성공한 두산인프라코어가 올 하반기 추가 도약을 노린다. 두산인프라코어는 이미 상반기에 코로나19(COVID19) 위기를 넘기고 중국에서 9년 만에 굴착기 최대 판매 기록을 올렸다. 올 하반기 판매 성과만 좋다면 연간 기준으로도 지난해 실적을 넘어설 가능성이 높다. 이에 두산인프라코어는 현지 맞춤형 모델을 내놓고 판매에 드라이브를 건다.
20일 두산인프라코어에 따르면 올 상반기 중국 굴착기 판매량은 지난해보다 10.5% 늘어난 1만728대로 집계됐다. 이는 상반기 기준으로 2011년 1만2000대 이후 9년 만의 최대 기록이다.
이 같은 성과는 코로나19 확산으로 판매가 급감했던 올초 상황을 감안하면 극적인 반전이다. 지난 1~2월 두산인프라코어의 월간 판매량은 각각 370대, 483대에 그쳤다. 전년 대비 63% 급감한 수준이다. 두산인프라코어의 중국 매출은 전체 매출에서 33%를 차지하기 때문에 실적 전망에도 빨간불이 켜졌다.
하지만 코로나 감염 확산이 한풀 꺾이자 반전이 일어났다. 3월 굴착기 판매량은 3151대로 2월 판매량 대비 6.5배 수직 상승했다. 4~5월 월간 판매량도 지난해 같은 기간보다 80~99% 급증했고, 6월에도 다시 23% 늘었다. 순식간에 누적 판매량이 지난해를 뛰어넘었다.
업계 관계자는 "중국 굴착기 시장은 상반기에만 연간 판매량의 65% 정도가 팔린다"며 "이 추세라면 하반기에 특별한 악재가 없는 한 지난해 연간 판매량을 무난히 넘길 것"이라고 말했다.
두산인프라코어는 이런 판매 호조를 이어가기 위해 제품 라인업 강화에 나섰다. 중국 시장에 딱 맞는 6톤급 휠 굴착기(DX60W ECO)를 출시한 것이다.
휠(바퀴형) 굴착기는 크롤러(궤도형) 굴착기보다 기동성이 뛰어나 도심지 작업에 적합하다. 고효율 유압 제어 시스템을 적용해 부드럽고 정확한 장비 가동은 물론 연료 효율도 높다. 토사 굴착과 표면 고르기, 중량물 이동 등 다양한 조건에서의 빠른 작업 전환이 가능하며, 구조 및 부품 설계를 개선해 내구성과 유지보수 편의성도 뛰어나다.
특히 소형 휠 굴착기는 미국 등 선진시장에서 주로 팔리는 제품인데, 중국도 산업이 성숙단계로 접어들어 휠 굴착기 시장이 커질 전망이다.
두산인프라코어 관계자는 "신형 휠 굴착기는 동급 경쟁 모델보다 성능과 편의성, 연비 면에서 우수하다는 평가를 얻어 판매 확대가 기대된다"고 밝혔다.
안정준 기자
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