이번 연구성과가 게재된 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 1월 후면 표지.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 최근 인간의 뇌처럼 학습할 수 있는 뉴로모픽에 대한 연구가 활발해지고 있다. 뉴로모픽은 뇌의 구조와 시냅스의 가소성 특성을 기반으로 동작하는 인간 두뇌의 작동방식을 모사한 컴퓨터 칩을 말한다. 전력소비를 기존 반도체 대비 수백배에서 수십만배 이하로 줄일 수 있다는 장점으로 주목받고 있다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최양규 교수 연구팀이 ‘인간의 촉각 뉴런을 모방한 뉴로모픽 모듈’을 개발하는 데에 성공했다고 24일 밝혔다. 개발된 모듈은 인간의 촉각 뉴런과 같이 압력을 인식해 스파이크 신호를 출력할 수 있어, 뉴로모픽 촉각 인식 시스템을 구현할 수 있다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 1월 온라인판에 게재됐으며 후면 표지논문으로 선정됐다.

뉴로모픽 촉각 인식 시스템을 구현하기 위해서는 인간의 촉각 뉴런처럼 외부 압력 신호를 스파이크 형태의 전기 신호로 변환해주는 구성 요소가 필요하다. 하지만 일반적인 압력 센서는 이러한 기능을 수행할 수 없다.

연구팀은 마찰대전 발전기(TENG)와 바이리스터(biristor) 소자를 이용, 압력을 인식해 스파이크 신호를 출력할 수 있는 뉴로모픽 모듈을 개발했다. 제작된 뉴로모픽 모듈은 마찰대전을 이용하기 때문에, 자가 발전이 가능하고 3 킬로파스칼(kPa) 수준의 낮은 압력을 감지할 수 있다. 이는 손가락으로 사물을 만질 때, 피부가 느끼는 압력 정도의 크기다. 연구팀은 제작된 뉴로모픽 모듈을 바탕으로 저전력 호흡 모니터링 시스템을 구축했다. 호흡 모니터링 센서가 코 주위에 설치되면 들숨 및 날숨을 감지하고 복부 주변에 설치되면 복식호흡을 별도로 감지할 수 있다. 따라서 수면 중 무호흡이 일어날 경우, 이를 감지해 경보를 보냄으로써 심각한 상황으로의 진행을 미연에 방지할 수 있다.

인간의 촉각 뉴런을 모방한 뉴로모픽 모듈 개념도.[KAIST 제공]

한준규 KAIST 박사과정은 “이번에 개발한 뉴로모픽 센서 모듈은 센서 구동에 필요한 에너지를 스스로 생산하는 반영구적 자가 발전형으로 사물인터넷(IoT), 로봇, 보철, 인공촉수, 의료기기 등에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.