지문 인식 96% 정확도…웨어러블·센서 기대
단국대학교와 한양대학교 연구진이 빛을 활용해 인간의 뇌처럼 학습하는 차세대 인공지능(AI) 반도체(뉴로모픽 반도체) 개발에 성공했어요.
이번에 개발된 뉴로모픽 반도체는 뇌 신경망 구조를 모방해 설계했어요. 다만 뇌 신경망은 전기신호 자극으로 작동하지만 이번 뉴로모픽 반도체는 전기신호 대신 빛을 활용해 데이터 처리 및 학습 기능을 동시에 구현하는 것이 특징이죠.
연산장치(CPU)와 메모리를 하나의 칩 내에 통합, 전력 소모를 크게 줄이면서도 다량의 데이터를 빠르게 처리할 수 있어 차세대 반도체로도 주목받고 있어요.
이번 연구는 단국대 최준환 화학공학과 교수와 한양대 유호천·오세용 교수 연구팀의 공동 작품입니다. 연구팀은 종이처럼 얇은 기판에서도 동작하는 '광(光) 신호 기반 뉴로모픽 반도체'를 구현했다고 밝혔어요.
연구 결과는 전기전자공학 분야 상위 2% 국제저널로 평가되는 'npj Flexible Electronics'(2024년 IF=15.5) 7월 온라인판에 게재됐어요.
연구논문 제목은 '광전자 컴퓨팅을 위한 광 반응성 이중 모드 메모리 트랜지스터 : 전하 저장 및 시냅스 신호 처리(Photoresponsive dual-mode memory transistor for optoelectronic computing: charge storage and synaptic signal processing)'이니 자세한 내용이 궁금하면 제목으로 검색하면 돼요.
연구팀은 트랜지스터 소자에 이중 절연막 구조와 고분자 소재를 적용, 빛에 반응해 생성된 전하를 포획하고 저장하는 기술을 적용했어요. 기체 상태의 상온 공정으로 저온 제작 공정을 가능하게 했으며, 종이 명함처럼 휘는 기판에도 구현할 수 있게 된 거죠.
이 소자를 활용해 AI 신경망을 구축한 후 지문인식 시뮬레이션을 진행해봤더니 사용자 식별 정확도가 최대 96%에 달하는 것으로 나타났어요.
이번 성과는 저전력·고효율 신호 처리 및 학습 소자를 한층 발전시켰다는 점에서 웨어러블 기기, AI 센서, 보안 플랫폼 등 다양한 산업 분야로 확대 응용이 기대됩니다.
최준환 교수는 “이번 연구는 광전자를 이용해 단일 소자 내 메모리와 시냅스 기능을 동시에 구현한 사례”라며 “종이 기판에서도 실현 가능한 만큼 웨어러블·AI 센서·보안 분야 확대가 기대된다”고 말했어요.
최정훈 기자 jhchoi@etnews.com