IBS(기초과학연구원)는 나노구조물리 연구단(단장 이영희, 성균관대 물리학과) 연구팀과 유우종 성균관대 전자전기공학부 교수 연구팀이 그래핀 등 2차원 나노소재들로 인간의 뇌 속 시냅스를 모방한 '터널링 메모리(TRAM)' 반도체 소자 구현에 성공했다고 4일 밝혔다.

인간의 뇌속 시냅스는 2개의 돌기로 신호를 주고 받으며 신호의 잔상을 남겨 기억을 저장하는데 이같은 시냅스 시스템을 기반으로 인간의 뇌는 적은 에너지로도 고도의 병렬연산을 빠르게 처리할 수 있다.

연구팀은 이를 응용, 기존 3개의 전극을 갖는 플래시 메모리 구조에서 저장 전극을 없앴다. 그 대신 2개의 전극으로 신호 전달과 저장을 동시에 수행토록 해 시냅스처럼 작동하는 터널링 메모리를 구현했다.

터널링 메모리는 2차원 나노물질인 그래핀, 육각형 질화붕소(h-BN), 이황화몰리브덴(MoS2)을 쌓아올려 만들어졌다. 입력 전극(Drain)에 전압을 가하면 이황화몰리브덴을 통해 전자(신호)가 흐른다.

또 소자재료로 전기적, 기계적 특성이 우수한 2차원 나노물질만을 사용해, 기존 메모리 소자(PRAM, RRAM) 대비 1000배 높은 신호 정밀도와 고무와 같은 신축성을 확보했다. 향후 웨어러블 기기에 적용돼 기술적 진보를 가져올 것으로 기대된다.

연구팀 관계자는 "이번 연구는 기존 플래시 메모리가 3개의 전극으로 동작하는 반면, 터널링 메모리는 2개의 전극으로 동작 가능하게 해 시냅스와 같은 기능 구현이 가능하다"고 연구의의를 설명했다.

연구성과는 국제 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2일 게재됐다.