아주대 서형탁 교수 연구진 인공 시냅스 소자 구현 성공

국내 연구진이 생체 신경을 모사한 인공 시냅스 소자를 구현하는 데 성공했다. 이로써 생체 신경 전달의 최소 단위인 시냅스를 모방한 고밀도 인공 시냅스 플랫폼으로의 활용이 가능할 전망이다.

아주대학교는 신소재공학과·대학원 에너지시스템학과 서형탁<사진> 교수 연구팀이 생체 신경을 모방한 나노 스케일의 인공 시냅스 소자를 구현하고 동작 원리를 밝혀 내는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

해당 내용은 ‘나노 크기의 2계 시냅스 에뮬레이터를 이용한 뇌 모방 시공간 정보 처리:고체 상태 기억 시각화 소자’라는 논문으로 나노 분야 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 6월 27일자 온라인판에 게재됐다.

아주대 박지용 물리학과 교수, 김상완 전자공학과 교수와 쿠마 모히트(Mohit Kumar)연구원이 함께 참여했다.

인간 뇌의 기본 구성 요소인 시냅스는 뇌의 신경세포(뉴런)들을 이어주며 신호를 주고받는 부위를 말한다. 시냅스에서 신경전달물질을 교환하면서 신경세포 간 신호 전달이 이뤄진다. 최근 다양한 신소자를 이용해 인공 시냅스를 개발하기 위한 연구가 진행돼 왔다.

아주대 연구팀은 생체 신경 회로를 인공적으로 구현하기 위해 니켈산화물과(NiO) 아연산화물(ZnO)로 이뤄진 이종 구조 기반 인공 시냅스로 소자를 구성했다. 이종 접합 계면에서 소재의 화학적 특성을 제어, 생체 신경의 이온 신호 전달 방식을 모사해 냈다.

연구팀은 이를 통해 전자를 받아들이는 수용체 역할을 하는 계면 결함을 인위적으로 형성했고, 전자의 이동을 외부 자극에 따라 계면 결함에 저장 및 제어하는 방식으로 인체 시냅스의 ‘장·단기 기억’ 방식을 구현했다.

서형탁 교수는 "연구팀이 시도한 새로운 방식은 현재 널리 사용되는 비휘발성 플래시 메모리의 정보 저장과 유사한 방식이나 저장된 정보를 입력 신호의 강도 혹은 유지 시간에 따라 제어할 수 있다는 점에서 차별화된다"고 설명했다.

이어 "뉴런 시냅스의 모든 전형적 특성을 구현할 수 있게 된 것으로, 생체 신경 회로와 기능적으로 매우 유사하다"고 덧붙였다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 주관 미래신소자기술원천기술개발사업 및 중견·기본 기초연구지원사업의 지원으로 수행됐다.

박종대 기자 [e-mail]