'인공 시냅스·메타 광학물질' 삼성미래기술육성사업 지원 과제, 국제 학술지 게재

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삼성미래기술육성사업이 지원한 연구과제가 세계적 학술지에 잇달아 게재됐다.

삼성전자는 삼성미래기술육성사업 지원을 받은 남기태 서울대 재료공학부 교수와 이윤식 서울대 화학생물공학부 교수, 권장연 연세대 글로벌융합공학부 교수팀이 공동 연구를 통해 세계 최초 펩타이드 인공 시냅스 소자 구현에 성공했다고 25일 밝혔다.

남기태 서울대 교수(앞줄 오른쪽)와 이윤식 교수(앞줄 왼쪽), 권장연 연세대 교수(뒷줄 맨 왼쪽)와 연구팀.
<남기태 서울대 교수(앞줄 오른쪽)와 이윤식 교수(앞줄 왼쪽), 권장연 연세대 교수(뒷줄 맨 왼쪽)와 연구팀.>

연구팀은 아미노산을 새로운 방식으로 조합해 '이온-전자 신호전달 메커니즘'을 모사할 수 있는 '펩타이드'를 개발하고, 이를 기반으로 인공 시냅스 소자를 세계 최초로 구현했다.

인체의 신경 세포 '뉴런'과 뉴런의 접합 공간인 '시냅스'는 뇌 속 정보를 저장하고 처리하는 기능을 담당한다. 시냅스는 동시에 여러 작업을 수행하는 병렬 연산이 가능해, 한 번에 하나의 작업만 수행하는 직렬 연산의 전자 시스템 대비 빠른 연산 수행이 가능한 것이 특징이다.

예컨대 이세돌 9단과 바둑 대국을 진행한 알파고는 약 56㎾ 전력을 소비한 반면에 인간의 뇌는 2800분의 1 수준인 20W의 전력만 소비한다. 이에 시냅스의 효율성을 모방해 인공지능 반도체에 활용하려는 연구가 활발하다. 그러나 '이온'으로 작동하는 인체의 시냅스를 '전기'로 작동하는 전기소자에 적용하기에는 어려움이 있었다.

남기태 교수는 “펩타이드의 재료적 우수성을 활용해 생명체의 효율성을 정밀 모사했다는데 큰 의미가 있다”면서 “스스로 학습하고 판단하는 인공지능 반도체 연구의 기반이 될 기술을 마련한 것”이라고 설명했다.

이번 연구는 뇌 모방 공학의 상용화를 위한 새로운 방향을 제시한 성과를 인정받아 지난 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수
<노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수>

삼성미래기술육성사업이 지원한 노준석 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수 연구팀도 연구성과를 국제 학술지에 게재하는 성과를 냈다.

연구팀은 메타 광학 물질의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다. 메타 광학 물질은 자연계에 존재하는 물질에서는 불가능한 광학 현상을 구현하는 물질로, 영화에 등장하는 투명망토가 대표적 사례다. 연구팀은 수소를 주입한 비정질 실리콘을 광학 물질로 사용해 성능을 기존 대비 최대 3배 향상 시킬 수 있는 새로운 이론을 정립하고 실험적으로 검증했다.

노준석 교수는 “이번 연구에서 제시한 이론은 나노 구조체를 이용한 메타 물질 설계의 근본적인 메커니즘을 규명한 것”이라며 “이 기술을 활용해 차세대 초박막 컬러 필터, 위변조 방지 장치 등에 활용할 수 있는 방법을 연구하겠다”고 말했다.

이 연구는 메타 광학 물질에 관한 새로운 이론과 신규 재료 도입 성과를 인정받아 지난 10월 22일(현지시간) 미국 화학회(ACS)에서 발간하는 학술지 'ACS 나노(ACS Nano)'에 게재됐다.

권건호기자 wingh1@etnews.com