경상국립무료 슬롯교는 인간의 후각과 두뇌를 모방해 대기 중 극미량 유해 분자를 감지하고 학습하는 뉴로모픽 반도체 기술을 개발했다고 밝혔다.
공과무료 슬롯 나노신소재융합공학과 박준홍 교수와 남상용 교수 공동연구팀은 새로운 뉴로모픽 소자를 통해 인공지능 기반 대기 감시 기술의 가능성을 제시했으며, 이번 연구는 국제 학술지 머티리얼즈 호라이즌(Materials Horizons) 온라인판에 게재되고 7월 Back Cover 논문으로 선정됐다.
이번 기술은 인간의 후각처럼 환경 정보를 직접 감지하고 해석하는 기능을 반도체 소자 단일 구조 내에서 구현한 점이 핵심이다. 연구팀은 반데르발스 소재인 맥신(MXene)의 산화 정도를 조절해, 표면에 유해 분자 흡착 시 저항이 가역적으로 변하는 멤리스터 소자를 제작했다. 이를 통해 NO₂와 CO₂ 분자의 극성이 반도체 내부 전하 흐름을 조절함으로써 자극 인지와 학습이 동시에 이뤄지는 인공 신경망 구조를 구현했다.
특히 이 기술은 이미지 패턴 검출률 95% 이상을 기록하며 높은 정확도와 정보 처리 효율을 입증했다. 기존 분자 인식, 학습, 연산 기능이 분리된 구조에서만 구현 가능했던 것과 달리, 단일 소자 내에서 복합 기능을 통합해 반도체 집적도와 에너지 효율 모두에서 뛰어난 성과를 거뒀다.
박준홍 교수는 “대기상 극미량의 유해 분자의 농도 및 확산 경로를 학습할 수 있는 인공 뉴런 소자를 구현하는 데 성공했다"며 "이는 높은 직접도와 효율로 정보가 처리되는, 저전력 구동의 인공 신경망을 구현한 것”이라고 설명하고 “현재 개발 중인 대기 환경 감시용 휴머노이드 로봇 등에 활용이 가능하다”고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단 국가반도체연구실지원핵심기술개발사업, 이공분야 무료 슬롯중점연구소, 4단계 BK21 사업의 지원을 받아 수행됐다.