글로벌융합공학부 권장연 교수팀, 뉴로모픽 소자 기반 인공 전정신경계 개발

뉴로모픽 정보처리 기술을 기반으로 전정기관을 모방한 세계 최초의 연구 인정

[그림1: 교신 저자인 글로벌융합공학부 권장연 교수(우), 제 1저자 최대환 대학원생(좌)]

우리 대학교 공과대학 글로벌융합공학부 권장연 교수 연구팀(제1저자 최대환 통합과정 학생)이 뉴로모픽 소자 기반 외부 회전운동을 감지하는 인공 전정신경계 구현에 성공했다.

뉴로모픽 소자는 차세대 반도체 소자기술의 하나로서 병렬로 동작하는 뇌의 신경정보처리 메커니즘을 모방해 기억과 연산을 대량으로 가능케하는 반도체이다. 저전력으로도 대용량 데이터를 병렬적으로 처리하며, 복잡한 연산, 학습, 추론 등을 수행 가능하다. 특히, 인공 감각신경계 전자소자는 감각신경 내 생체 시냅스의 처리 메커니즘을 효과적으로 모사할 뿐만 아니라, 외부 감각 정보 감지가 가능해 다양한 스마트 센서, 인공지능 로봇 등 4차 산업혁명 분야에 폭넓게 적용할 수 있는 차세대 기술이다.

본 연구는 마찰전기발전 센서와 뉴로모픽 소자를 융합시켜 실제 사람의 감각 정보처리 메커니즘을 모방했다. 사람의 메모리 기능과 학습 과정을 모방하고 이를 바탕으로 외부 회전운동을 감지하는 인공 전정감각 신경계로의 확장까지 이루어냈다. 실제 사람의 머리 움직임에 따른 변화와 회전 가속도까지 인식하고 구별이 가능한 인공 신경계를 구현했다. 또한 실제 사람의 귓속에 있는 세반고리관이 감지하는 것과 유사하게 서로 다른 x, y, z 축의 회전운동을 독립적으로 감지하고 인식했다. 이는 실제 사람이 움직이는데 있어 중요한 감각 중 하나로, 몸의 균형을 유지하고 이동하는 데 필수적인 감각이다.

[그림2: (좌) 3차원 회전 운동을 감지하는 인공 전정신경계 (우) Nano Energy 뒷표지 이미지]

해당 연구 결과는, 뉴로모픽 정보처리 기술을 기반으로 전정기관을 모방한 세계 최초의 연구로 에너지 분야의 세계적 학술지인 Nano Energy (IF=16.602) 8월호에 게재됐으며, 뒷표지 논문으로 선정됐다.