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[IT뉴스]반도체 대신 종이접기로 계산…이진법 넘어 삼진법 연산까지

온카뱅크관리자

2026-11-06 16:57:25

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 <img alt="종이접기 구조의 일종인 '크레슬링'으로 컴퓨팅 시스템을 구현한 연구결과가 발표됐다. 챗GPT 생성 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165158908cpdr.png" data-org-width="680" dmcf-mid="tAEWaPLxRQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165158908cpdr.png" width="658">
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 종이접기 구조의 일종인 '크레슬링'으로 컴퓨팅 시스템을 구현한 연구결과가 발표됐다. 챗GPT 생성 이미지
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 종이접기 구조가 변형되는 모습을 이용해 연산하는 컴퓨팅 시스템이 개발됐다. 전류가 흐르는 상태와 흐르지 않는 상태를 각각 1과 0으로 표현하는 기존 반도체 기반 컴퓨팅 시스템과 달리 구조물의 물리적 움직임을 이용해 2진법을 넘어 3진법 연산까지 구현했다.
 양진규 서울대 기계공학부 교수와 중국 베이징교통대, 싱가포르국립대 등 국제공동연구팀은 종이접기 구조의 일종인 '크레슬링(Kresling)'이 취하는 다양한 형태를 이용해 기계식 컴퓨팅 시스템을 개발하고 연구결과를 5일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표했다. 
 일반적인 디지털 컴퓨팅 시스템에서는 반도체의 트랜지스터를 이용해 전기 신호를 제어하고 이를 0과 1로 표현해 계산한다. 기계식 컴퓨팅 시스템은 전기 신호 대신 물체의 움직임이나 변형을 이용해 정보를 처리하고 계산한다. 
 크레슬링 구조는 구부러지는 빨대의 주름 부분처럼 둘레에 홈이 나 있는 원통형이다. 납작하게 접혀 있는 상태와 반만 접힌 상태, 그리고 완전히 펼쳐진 상태까지 세 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 
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 <img alt="크레슬링 구조를 이용한 기계식 컴퓨팅 시스템 모식도. 네이처 커뮤니케이션즈 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165200249juvv.png" data-org-width="680" dmcf-mid="7RqR0TtWe2" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165200249juvv.png" width="658">
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 크레슬링 구조를 이용한 기계식 컴퓨팅 시스템 모식도. 네이처 커뮤니케이션즈 제공
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 연구팀은 납작하게 접힌 크레슬링 구조를 0, 반만 접힌 구조를 1로 활용하는 이진법 시스템을 개발했다. 크레슬링 구조 두 개 위에 판자를 올려놓고 가운데에 원통형 막대를 올려둔 형태다.
 연구팀은 크레슬링 구조가 둘 다 펼쳐진 (1, 1) 상태일 때 가운데 막대의 위치를 '케이스 1'이라고 이름 붙였다. 둘 중 하나만 접힌 (1, 0) 또는 (0, 1) 상태일 때 막대의 위치는 '케이스 2', 둘 다 납작하게 접힌 (0, 0) 상태일 때는 '케이스 3'이다.
 크레슬링 구조의 조합에 따라 달라지는 막대 위치에 미리 연산 결과를 대응시키면 덧셈을 수행할 수 있다. 예를 들어 2진법에서 1+1을 계산하면 두 크레슬링 구조가 모두 펼쳐져 가운데 막대가 케이스 1의 위치로 이동한다. 
 연구팀은 덧셈 결과인 '합'과 다음 자리로 넘어가는 '올림수'를 각각 나타내도록 출력부를 구성했다. 예를 들어 두 입력값이 모두 1이면 합은 0, 올림수는 1이 돼 연산 결과는 2진법으로 '10'이 된다.
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 <img alt="삼진법 크레슬링 구조의 대응 관계. 네이처 커뮤니케이션즈 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165201532bnqo.png" data-org-width="680" dmcf-mid="2MJyg6nQM7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/06/dongascience/20261106165201532bnqo.png" width="658">
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 삼진법 크레슬링 구조의 대응 관계. 네이처 커뮤니케이션즈 제공
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 삼진법 시스템은 납작하게 접힌 크레슬링 구조를 -1, 반만 접힌 구조를 0, 완전히 펼쳐진 구조를 1로 활용해 구현했다. 
 연구팀은 크레슬링 구조로 만든 기계식 컴퓨팅 시스템으로 컴퓨팅에서 활용하는 기본 논리 게이트 7종을 구현했다. 
 이번에 개발한 기계식 컴퓨팅 시스템은 크레슬링 구조를 이용해 여러 종류의 연산을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 기존 기계식 컴퓨팅 시스템에서는 연산 종류에 따라 별도의 구조를 설계해야 했지만 크레슬링 구조는 그 자체가 세 가지 다른 형태를 취할 수 있어 유리하다. 
 연구팀은 크레슬링 구조로 만든 기계식 컴퓨팅 시스템으로 '전가산기'를 제작했다. 전가산기란 컴퓨팅의 기본 단위인 '비트' 세 개의 값을 모두 더하는 계산 장치다. 삼진법 시스템을 사용한 전가산기의 평균 에너지 소비량은 이진법 시스템을 사용한 전가산기의 63.15% 수준으로 더 효율적이었다. 
 연구팀은 "이번에 개발한 기계식 컴퓨팅 시스템은 기존 2진법의 한계를 넘어서는 기계식 컴퓨팅을 위한 기반이 될 것"이라며 "향후 이 시스템을 지능형 로봇에 적용하는 것이 목표"라고 말했다. 
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1038/s41467-026-79187-0
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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