"사람 코 닮은 뉴로모픽 전자소자 개발…새 가스센서 활용 기대"

사람의 코를 닮은 인공후각 시냅스 전자소자가 개발됐다.

기존 가스센서와 달리 시간에 따른 가스 누출 정도를 기억할 수 있어 새로운 센서로 활용이 기대된다.

한국과학기술연구원(KIST)은 첨단소재기술연구본부 강종윤 본부장과 전자재료연구센터 윤정호 선임연구원 공동연구팀이 뉴로모픽(신경모사) 반도체인 멤리스터 소자를 이용해 인간 후각 신경 시스템과 비슷하게 외부 기체 자극을 전기적 신호로 변환하고 처리하는 전자소자를 개발했다고 12일 밝혔다.

인간 후각 시냅스는 외부 자극에 대한 정보를 변형해 뉴런으로 전달한다.

이때 시냅스가 변형하는 정도인 '가중치'가 아날로그 신호로 전달되는데, 기존에 주로 연구되던 산화물 반도체형 인공후각 센서는 이런 신호처리가 불가능했다.

이에 연구팀은 멤리스터 소자에서 산소 공공(산화물 재료의 결정구조에서 산소 원자가 빠져 비어있는 자리)이 만들어지면 전기저항이 낮아지는 현상을 활용해 후각 시냅스를 모방하는 기술을 개발했다.

후각 시냅스가 외부 기체 종류에 따라 반응이 달라지는 걸 이용해 산소 공공 개수를 조절하면 소자 전도도가 바뀌며 아날로그 신호를 낼 수 있도록 한 것이다.

개발한 인공후각 시냅스 소자를 배열해 가스 누출지점으로부터 거리에 따라 감응도가 달라지도록 한 후 신경망 시뮬레이션으로 분석한 결과, 가스 누출 패턴을 감지하는 정확도가 92.76%로 나타났다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 소자를 위험 정도 조절기와 연결해 가스 누출이 위험한 정도를 넘으면 알려주는 알람 시스템도 개발했다.

강 본부장은 "산소 공공의 개수를 미세하게 조절하는 새로운 메커니즘으로 단일소자를 이용해 외부 기체 자극을 탐지할 뿐만 아니라 이를 기억할 수도 있어 기존 가스 센서의 한계를 극복할 수 있다"고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 '어드밴스트 머티리얼스' 최신 호에 속 뒤표지 논문으로 실렸다.

/연합뉴스