서강대 박준우 교수, 뇌모방 초저전력 분자 인공시냅스 소자 개발

분자 멤리스터 활용

칭화대 화학과 위안 리(Yuan Li) 교수와 공동연구

서강대 박준우 교수 연구팀이 뇌를 모방한 초저전력 인공시냅스 소자를 구현했다. 사진은 화학과 박준우 교수(왼쪽 첫 번째), 임찬진 석사과정생(왼쪽 두 번째), 김태길 석박사통합과정생. (사진=서강대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 서강대 화학과 박준우 교수와 칭화대 화학과 위안 리(Yuan Li) 교수의 공동 연구팀이 양자 산란 효과를 통한 분자 멤리스터 특성을 확인하고, 이를 활용해 인공시냅스 소자를 구현했다.

새로운 기술의 도입으로 인해 컴퓨터의 연산량이 폭발적으로 증가하는 상황에서 현재 컴퓨팅 시스템은 연산속도 및 에너지 소모 관점에서 한계가 있다. 이에 지속 가능하지 않다는 문제점이 있다.

박 교수 연구팀은 분자 내 전하 이동 시 발생하는 전하-오비탈 간 양자 산란으로 인해 분자의 구조가 변할 수 있음을 처음으로 보였다. 그리고 이 현상을 이용해 차세대 저전력 컴퓨팅 소자의 구현을 목표로 뉴로모픽 컴퓨팅용 분자 인공시냅스 소자를 구현했다.

이 분자 박막은 약 2nm의 두께로 실제 생체 시냅스 간극보다도 약 10배 작은 크기다. 분자의 전도도를 뉴럴 네트워크의 가중치로 정의했고 손글씨 패턴을 읽는 정확도를 90% 이상 구현했다.

분자 멤리스터의 구동 원리 및 인공시냅스 특성. (사진=서강대 제공) *재판매 및 DB 금지

연구진이 사용한 분자는 구조 변화에 극히 낮은 에너지(약 20 kJ/mol)가 필요하기 때문에 차세대 저전력 컴퓨팅 소자의 새로운 가능성을 제시한다.

이번 연구는 박 교수 연구실의 석사과정 임찬진 대학원생과 석박사통합과정 김태길 대학원생이 공동 제 1저자로 참여했으며 한국연구재단 우수신진연구와 G-램프 사업(이덕형 사업단장)의 지원을 받아 진행됐다.

한편 이번 연구결과는 국제 저명 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science(인용 지수 15.1)'에 게재됐다.


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