광고 창닫기

인간처럼 기억·생각하는 광컴퓨팅 가능해진다

ETRI, 그래핀과 광통신 기술 접목 광 시냅스 모방 소자 개발
ETRI 연구진이 개발한 광 시냅스 모방소자를 광 신호 분석 장비를 활용해서 정밀하게 확인하고 있는 모습. 왼쪽부터 최홍규 선임연구원, 정광효 책임연구원, 김진태 프로젝트 리더.<사진=ETRI> ETRI 연구진이 개발한 광 시냅스 모방소자를 광 신호 분석 장비를 활용해서 정밀하게 확인하고 있는 모습. 왼쪽부터 최홍규 선임연구원, 정광효 책임연구원, 김진태 프로젝트 리더.<사진=ETRI>

국내 연구진이 신경세포의 시냅스를 재현한 '광 시냅스 모방소자' 개발에 성공했다. 향후 인간의 뇌처럼 저장하면서 생각하는 신경모방 광컴퓨팅 기술 개발이 가능해질 전망이다.

ETRI(한국전자통신연구원)은 그래핀과 광통신 기술을 접목, 광 시냅스 모방 소자 핵심 기술 개발에 성공했다고 1일 밝혔다.

사람의 뇌는 저장부분와 연산부분이 공존한다. 하지만 컴퓨터는 저장부분과 연산기가 분리돼 있다. 때문에 컴퓨터가 사람의 뇌처럼 저장과 연산부분이 공존케 된다면 정보 전송시 계산까지 하면서 신속히 보낼 수 있게 된다. 사람의 두뇌 신경을 모방한 광컴퓨팅이 가능한 원리다.

연구팀은 사람의 뇌구조 장점을 그대로 갖고 오기 위해 전기적, 광학적 자극에 의해 광 스위칭 소자의 이력현상을 제어하는데 집중했다. 이력현상은 양의 변화 경로에 따라 값이 다른 현상이다.

우선 연구팀은 전기적인 방법에 착안, 저항을 바꿔가면서 신호를 줄 경우 저항을 인식해 계산이 가능토록 만들었다. 하지만 회로가 복잡해지자 간섭이 생겨 집적도를 높이는데 한계가 생겼다.

이번에는 광학적으로 접근, 전기회로를 광회로로 바꿨고 이를 통해 광저항성 메모리가 만들어졌다. 특히 이력현상을 활용해 빛의 다양한 파장을 통한 연산도 가능토록 했다.

이번 기술 개발을 위해 연구팀은 그래핀 위에 전도성 액체의 일종인 이온젤을 발랐다. 그리고 수직방향으로 광신호를 보내 전원을 꺼도 정보가 유지되도록 했다. 이온젤 내부에 있는 전자 또는 홀이 전원이 꺼졌어도 그래핀 내에 잡혀 형상을 기억하는 것처럼 출력정보는 유지하는 원리다.

연구팀이 만든 광메모리 소자는 20㎛ x 20㎜수준이다. 향후 수백 나노미터(㎚) 수준으로 개발하고 이를 칩 형태로 고집적할 예정이다. 이는 정보전송 목적인 광통신에 칩 형태로 내장돼 계산하면서 동시에 정보를 보낼 수 있을 것으로 전망된다. 즉 광 시냅스 컴퓨팅, 신경모방 광컴퓨팅이 가능해지는 것이다.

광 시냅스 모방소자는 채널간 간섭이 없고 소비전력이 낮다. 또 빛의 다양한 파장을 사용할 수 있어 동시다발적인 연산이 가능하다. 광 시냅스 모방소자 기반 신경모방 광컴퓨팅 기술은 기존 전기적 시냅스 모방소자에 비해 낮은 간섭, 낮은 소비전력, 높은 집적도와 빠른 동작 반응 속도를 제공할 것으로 기대된다.

김승환 바이오의료IT연구본부장은 "개발된 광 시냅스 모방소자를 기존의 초고속 광통신 기술과 접목해 생물학적 뇌 기능을 인공적인 광학기술로 모방하는 신경모방 광컴퓨팅 기술 개발로 진행할 예정"이라고 말했다.

한편 연구 성과는 미국화학회 나노분야 국제학술지 '응용재료 인터페이스(AMI) 온라인에 지난달 17일자에 게재됐다.
ETRI 연구진이 개발한 광 시냅스 모방소자에 광 신호를 입력하고 있는 모습.<사진=ETRI>ETRI 연구진이 개발한 광 시냅스 모방소자에 광 신호를 입력하고 있는 모습.<사진=ETRI>
길애경 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자