권장연 교수팀, 수소이온 활성화 원리 적용 뇌 신호전달 과정 재현
AI반도체·자율주행차 차세대기술 혁신 기대…해외 학술지에 게재
▲연세대 IT융합공학과 권장연 교수(왼쪽), 윤정현 연구원(제1저자).
국내 대학 연구진이 인간 뇌의 신경전달 과정에서 중요한 수소이온 활성 효과를 모방한 '인공지능(AI) 소자'를 세계 최초로 개발해 주목받고 있다.
연세대학교는 14일 “IT융합공학과 권장연 교수 연구팀이 기존의 뉴런(신경세포) 간 연결구조를 단순히 모방하는 연구를 뛰어넘어 생체물질 펩타이드를 사용해 실제 신경전달물질의 수송 전 준비단계인 수소이온 활성 과정을 정밀하게 모사한 AI소자를 개발하는데 성공했다"고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단에서 약 3년간의 지원을 받아 진행됐으며, 지난 5일 세계적 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 18.5)' 최신호에 게재됐다.
권교수 연구팀에 따르면, 이번에 개발된 AI소자는 이중전압 입력을 통해 뇌 속 신경전달물질이 이동하기 전 단계의 과정을 재현해 에너지 효율과 판단 능력을 높이는 데 중점을 두고 있다.
연세대는 이번 AI소자 개발이 AI반도체 기술인 뉴로모픽 AI칩과 자율주행자동차 등 AI기술에 활용될 핵심기술이 될 것으로 전망했다.
이번 연구에서 공기 중 수소를 모아 전달할 수 있는 팔라듐 전극을 새롭게 소자에 적용했다. 팔라듐 전극은 전압을 가했을 때 수소이온을 분비하는데, 이 특성을 활용해 소자가 마치 인간 뇌의 신경처럼 신호를 주고받는 효과를 구현했다. 이를 통해 AI소자가 뇌의 정교한 신호 전달 방식을 모방할 수 있게 된 것이라고 설명했다.
아울러 새로운 AI소자는 수소이온 입력을 통해 인공 시냅스(신경세포접합부) 소자의 학습과 기억 능력을 조절할 수 있는 기능을 갖춤으로써 뇌의 복합적인 작동 방식을 모방해 단일소자로 다양한 성능을 구현할 수 있는 장점을 제공할 것이라고 연구팀을 말했다.
권장연 교수는 “인간 시냅스의 구조를 모방하고자 하는 기존 뉴로모픽 연구의 틀에서 벗어나 실제 신경전달물질이 수송되는 메커니즘을 모사해 구동 입력을 통해 전기적 특성을 조절할 수 있는 소자를 구현했다는 점에서 의의가 있다"고 소감을 밝혔다.
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