김상섭 기자
개발소자 (투명 뉴로모픽 소자) 연산 (논리게이트) 수행.(사진= 인천대 제공)
(뉴스통신=김상섭 기자) 인천대 교수연구팀이 빛 신호를 이용한 투명 반도체 논리게이트와 메모리 기술을 개발했다.
3일 인천대학교(총장 박종태)는 전기공학과 김준동 교수연구팀이 최근 빛을 이용한 뉴로모픽(Neuromorphic, 인간신경망을 추종하는 반도체기술) AI컴퓨팅기법을 발표했다고 밝혔다.
인간의 뇌는 1000억개가 넘는 신경세포 뉴런 (Neurons)과 뉴런의 1000배가 시냅스 (Synapses) 단위로 구성돼 있다.
이렇게 많은 신경단위 시스템을 가지지만, 20W의 낮은 전력으로 인체에서의 입력신호 감지, 반응동작 판단 및 결과에 대한 기억 등의 생체 컴퓨팅 (Bio-computing)을 수행한다.
인체반응 동작은 어떤 사람이 뜨거운 물건을 손으로 만졌을 경우, 신경세포는 고온을 감지하고 신호를 발생한다.
그리고 신경망을 통해서 ‘발생 신호’를 뇌로 전송하며, 즉각적인 판단(연산)을 통해서 신속히 물건에서 손을 뗄 것을 명령하고 그 사건에 대한 정보를 기억한다.
본 연구에서는 빛신호(Light signals)를 기반으로 동작하는 투명한 인공신경망(뉴로모픽 소자)을 개발했다.
이번 뉴로모픽 소자는 투명 반도체로 개발됐으며, 빛으로부터 전기에너지를 자체 생산하고, 이를 기반으로 외부전력의 공급이 없이 자력으로 동작하는 특징을 가진다.
본 투명 인공신경망-뉴로모픽 소자의 특징은 논리적 연산이 가능한 특징을 가지고 있는데, 파장이 다른 빛을 이용해 ON/OFF 기능을 발현할 수 있다.
기존 전기신호를 대신해 빛신호를 이용, 다양한 논리게이트(AND, OR, NOT)를 구현했으며, 투명한 소자의 특징으로 인공눈이나 피부 및 통신 등 다양한 분야에 접목이 가능하다.
이번 개발된 투명 뉴로모픽 소자는 신호에 대한 감지와 판단(논리게이트)의 기능과 함께 반응에 대한 메모리성능(기억작용)을 동시에 수행할 수 있다.
기존 컴퓨팅 방식은 입력(Input), 데이터처리(Data Processing), 메모리 기능이 분리된 스테이지 작업으로 과전력 사용과 공간의 제약/밀집도 등의 문제가 있다.
그러나 빛을 이용한 무전력 통합수행(신호감지-처리-기억)은 기존 문제를 해결하고 새로운 뉴로모픽 컴퓨팅 방안을 제시했다.
나빈 쿠마(Naveen Kumar, 인도) 박사는 한국연구재단-해외고급과학자초빙(Brain Pool)사업 (NRF-2021H1D3A2A02096147)을 통해서 본 연구를 수행했다.
연구책임자 김준동 교수는 “이번 연구가 스스로 에너지를 공급하고 동작하는 투명 반도체의 초월성을 이용한 활용”이라고 밝혔다.
그러면서, “향후 기존의 틀을 벗어나는 특성 반도체 기술과 에너지활용 분야에 더욱 진보된 기술개발을 발표할 예정”이라고 덧붙였다.
이번 연구결과는 최근 Applied Materials 최신호에 게재됐으며, 관련 기술은 지난해 12월 12일 1차 특허등록했으며, 진보된 기술의 연계 특허출원을 진행하고 있다.
한편, 연구결과는 ‘2D-SnS-Embedded Schottky Device with Neurotransmitter-Like Functionality Produced Using Proximity Vapor Transfer Method for Photonic Neurocomputing’제목으로 게재됐다.
