곤충 닮은 지능형 반도체, 자율주행·로봇 산업 선두 주자 될 것

(내외방송=정지원 기자) 곤충의 시각신경계를 닮아 사물의 움직임을 인식할 수 있는 지능형 반도체 센서가 미래 혁신기술을 이끌 것으로 기대된다.

곤충은 매우 간단한 시각 지능을 활용해 민첩하게 시각 정보를 해석하고 연산을 수행해 물체의 동작을 인지하는 것으로 알려졌다.

최근 KAIST(한국과학기술원)에 따르면 김경민 신소재공학과 교수 연구팀이 다양한 멤리스터(입력 신호에 따라 저항 상태가 변하는 전자 소자) 소자를 융합해 곤충의 시신경에서 시각 지능을 모사하는 지능형 동작 인식 소자를 개발했다.

최근 인공지능 기술이 발달하면서 사용되는 기존 이미지 센서는 복잡한 알고리즘을 이용해 물체의 동작을 인식하고 있는데, 이 방법은 많은 양의 데이터와 전력이 필요하다는 단점이 있었다.

곤충은 '기본 동작 감지기'라는 시신경 회로를 통해 시각 정보를 처리하고 물체를 탐지하는데, 이를 기존 실리콘 집적회로 기술로 구현하기 위해서는 복잡한 회로가 필요해 어려움이 있었다.

연구팀은 다양한 멤리스터 소자들을 쌓아 효율이 높으면서도 초고속으로 동작 인식이 가능한 지능형 동작 인식 소자를 제작했다.

이 소자는 자체 개발한 두 종류의 멤리스터 소자와 저항으로 구성된 단순한 구조를 갖고 있지만, 각각 신호 지연 기능과 통합, 발화 기능을 수행해 곤충 시신경을 직접 모사해 사물의 움직임을 판단할 수 있다.

새로 개발된 동작인식 소자로 차량 경로를 예측하는 뉴로모픽(인간의 사고 과정과 유사한 방식으로 정보 처리하는 반도체 칩) 컴퓨터 시스템을 설계했다. 그 결과, 기존 기술보다 에너지 소비를 92.9% 감소시켰을 뿐만 아니라 사물의 움직임을 더 정확하게 예측할 수 있었다.

김 교수는 "이 연구는 동작 인식을 위한 효율적인 비전 시스템 구현에 기여할 수 있어 앞으로 자율주행 자동차와 차량 운송 시스템, 로봇 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.

송한찬, 이민구 박사과정이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Fully Memristive Elemenatry Motion Detectors for A Maneuver Prediction).