전기 대신 ‘빛’으로 작동하는 AI 칩 세계 첫 구현...전력 30%↓, 정보량 9배↑ 작성일 04-25 130 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KAIST, 세계 최초 ‘카이랄 자성 양자점’ 개발…성능 AI하드웨어에 적용 가능</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="fA3FX0VZN3"> <p contents-hash="111339b7ff9ab71cffe48a6279bb917f891e879c59c2e73631542f4c38ebfa95" dmcf-pid="4c03Zpf5cF" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)기존의 양자점 기술로는 빛의 방향성과 자기 성질을 동시에 구현하기 어렵다.</p> <p contents-hash="acaf39e125429bdcde7b3dfb1314040012527e12ebf62a8e0a626488d74cce55" dmcf-pid="8kp05U41ct" dmcf-ptype="general">양자점이 대칭적인 구조를 갖고 있는 반면, 빛의 방향성은 비대칭성을 띠는데다 자기 성질과 충돌하기 때문에 이의 통합에는 구조 충돌 등 물리, 화학적 한계가 생긴다.</p> <p contents-hash="0c2b8288d50049777d194a03093df2a9ba88277aeb9f248c6c143ad2759f46e3" dmcf-pid="6EUp1u8to1" dmcf-ptype="general">KAIST 연구진이 이 해답을 '카이럴 양자점'에서 찾았다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="88de10aca85fa00c157c08e7e070ff86c55f71de528c38db28c1f3902d60a174" dmcf-pid="PDuUt76Fo5" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 염지현 신소재공학과 교수(왼쪽)와 권준영 부경대학교 나노융합공학전공 조교수." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104442028emwy.jpg" data-org-width="638" dmcf-mid="99t1GF9HAU" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104442028emwy.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 염지현 신소재공학과 교수(왼쪽)와 권준영 부경대학교 나노융합공학전공 조교수. </figcaption> </figure> <p contents-hash="78c6e0011172dd8b7bc7249df9278a48ea4742ab29396744ff5d9aacd8dde9cb" dmcf-pid="Qw7uFzP3jZ" dmcf-ptype="general">KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 염지현 교수 연구팀이 빛에 의해 비대칭 반응하는 카이랄성과 자성을 동시에 갖는 특수 나노입자인 양자점(CFQD)을 세계 최초로 개발했다고 25일 공개했다.</p> <p contents-hash="5f5198f4533e0356be5a784c20b46b192259741606a32d4d3783e68f80c5c764" dmcf-pid="xrz73qQ0AX" dmcf-ptype="general">이 양자점 기술은 사람의 뇌처럼 정보를 보고, 판단하고, 저장하고, 지우는 기능을 하나의 소자에 담을 수 있다. 고성능 AI 하드웨어에 적용 가능하다.</p> <p contents-hash="89cd9dd563070cc05d46ed972d520e9f8e910ad5a481a7693ee58c531b72f402" dmcf-pid="ybEkaDTNNH" dmcf-ptype="general">연구진은 이 양자점 기술로 저전력 인간 뇌 구조와 작동 방식을 모방한 인공지능 뉴로모픽 소자(ChiropS)인 광 시냅스 트랜지스터를 구현하는데 성공했다고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="9f76ff55d1bf7c8969a1878b9519d40bfeeaf1735e0d110795874d4f126dde46" dmcf-pid="WKDENwyjaG" dmcf-ptype="general">편광 구분, 멀티 파장 인식, 전기 소거 등 다양한 기능을 하나의 소자에 집약했다.</p> <p contents-hash="d44dfe522c3d146c2a53e783b0f80d5f0544838e49608893413c5495a90feb7c" dmcf-pid="Y9wDjrWAoY" dmcf-ptype="general">향후 고속·고지능·저전력 AI 시스템은 물론, 광 암호화, 보안 통신, 양자 정보처리 등에도 폭넓게 응용될 수 있을 것으로 연구진은 기대했다.</p> <p contents-hash="5676ae0370d4e887cba3f44abfdb9740638879967f7ff9b4df4d02554172dd24" dmcf-pid="G2rwAmYcjW" dmcf-ptype="general">카이랄 자성 양자점은 은황화물(Ag₂S) 기반의 무기 나노입자에 카이랄 유기물(L-또는 D-시스테인)을 합성한 것으로 빛의 편광 방향(원형 편광)에 따라 서로 다르게 반응한다. 405, 488, 532㎚ 등 가시광 전 영역에서 다채널 인식이 가능하다.</p> <p contents-hash="5377a2398b0c08caadd77732c73a25c525ec28b7051e7701e7e1e51a63f62057" dmcf-pid="HVmrcsGkoy" dmcf-ptype="general">또한, 물을 기반으로 친환경적으로 합성한 것도 장점이다.</p> <p contents-hash="826b4a1620f882343348fd462cee275a4a8dd6fc121dbfe84baf2e1a8c23083c" dmcf-pid="X3LnRomecT" dmcf-ptype="general"><strong>뇌처럼 학습 및 망각 기능 동시 구현 가능</strong></p> <p contents-hash="5dee0c6f85c94b8fdbc5494cf614087919ef5eda8da55bfbe80cf5094974a804" dmcf-pid="Z0oLegsdgv" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 실리콘 위에 카이랄 자성 양자점을 활용해 은황화물층과 유기 반도체 펜타신을 적층한 시냅스 트랜지스터도 제작했다.</p> <p contents-hash="adfa0f9a2ba285d06eed8d45ad64d6f16575f876f922da91d723edb9d3750d3a" dmcf-pid="5pgodaOJjS" dmcf-ptype="general">이 소자는 빛을 받으면 장기기억 특성(LTP)을 나타내고 전기 펄스를 입력하면 초기화 된다. 뇌처럼 학습과 망각 기능을 동시 구현하는 것이 가능하다.</p> <p contents-hash="03ad4b1ce8f49418763786d8fc237d54bd544fe32caa5d844eb1e14024399e7a" dmcf-pid="1UagJNIial" dmcf-ptype="general">또한, 반복적인 짧은 광 펄스(레이저 빛)을 비추면 점진적으로 전류가 누적되어 멀티 레벨 상태를 형성한다. 이는 뇌처럼 인공지능이 학습하게 하는 시냅스 가중치 조절과 유사하다. 다중 학습도 가능하다는 의미이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dcb2c2f52ef3a7739b3151eb55e2b8bea0be4158c1b684f62b974ff175acf4c7" dmcf-pid="tuNaijCnoh" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 연구진이 카이랄 자성 양자점을 이용해 제작한 뇌 모사 뉴로모픽 소자.(그래픽=KAIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104443329zqqf.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="20kcgEvacp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104443329zqqf.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 연구진이 카이랄 자성 양자점을 이용해 제작한 뇌 모사 뉴로모픽 소자.(그래픽=KAIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="2525c93a1d99be2ba192acc67b0347f67a3210bf5d84529a6e74d6b716f999fc" dmcf-pid="F7jNnAhLNC" dmcf-ptype="general">연구진은 2×3 소자 어레이를 제작해 서로 다른 편광과 파장의 빛을 각각 비추었을때, 각 소자의 응답 전류가 뚜렷이 구분되는 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="fb89e8bae633fc1a62554ee092ddc5a706be6da8db8a5af8947328f862344369" dmcf-pid="3zAjLcloNI" dmcf-ptype="general">6개의 채널을 통해 총 9개의 정보를 병렬로 감지하고 처리한다. 기존 시스템 대비 최소 9배 이상의 정보 처리 효율을 나타냈다.</p> <p contents-hash="449eee016e3dc0fd50e0c4274f44598c79c98bab9898413a06ae26c6354cf606" dmcf-pid="0qcAokSgNO" dmcf-ptype="general"><strong>스마트 센서처럼 반응...자동 필터링 역할도</strong></p> <p contents-hash="be4533df17c7ce0c3026368d209d79dcdca4877664658a0a5d630eac57e3d324" dmcf-pid="pBkcgEvaks" dmcf-ptype="general">이 소자는 빛(광)을 일정하게 받아도 복잡한 판단을 해주는 스마트 센서처럼 반응한다. 잡음(노이즈)을 걸러내고 신호를 증폭할 수 있는 기능을 소자 자체에 내장하고 있는 것처럼 자동 필터링 역할을 한다.</p> <p contents-hash="c0b0f6c21373568dd55738f6e8bb0221ce6ac0fac0196b8d9822c8380b7c24a5" dmcf-pid="UbEkaDTNam" dmcf-ptype="general">실제 손글씨(MNIST) 데이터에 잡음과 같은 가우시안 노이즈를 추가하고 소자에 통과시킬 경우, 고주파 잡음이 줄고 핵심 정보만 살아남는 효과를 확인했다.</p> <p contents-hash="c0417628d1ae1f9a8e6308840cd89f598153c3ad8886af577b27a375e8b91e9f" dmcf-pid="uKDENwyjgr" dmcf-ptype="general">연구진은 이를 통해 기존 컴퓨팅 기술 대비 최대 30% 적은 전력으로 구동이 가능했다고 설명했다.</p> <p contents-hash="46e3b304df9f192cf084bae7e29c13bf087915d1e98df189655d6ea4466d8eff" dmcf-pid="79wDjrWAAw" dmcf-ptype="general">염지현 교수는 "단일 소자에 감지(보기), 처리(판단), 기억(저장), 초기화(지우기) 기능을 통합할 수 있어 향후 고성능 인공지능 하드웨어를 더 작고 효율적으로 만들 가능성도 높다. 저전력·고정밀 AI 시스템을 위한 혁신적인 플랫폼이 될 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="4129e7a2e39272825df3d41c30f29c4c2d9016f3c702b7f72fe9cc0f220f9d04" dmcf-pid="z2rwAmYcoD" dmcf-ptype="general">연구는 국립부경대학교 나노융합공학전공 권준영 교수(전 KAIST 박사후연구원)와 KAIST 신소재공학과 김경민 교수 연구팀의 전재범 박사가 제1 저자로 참여했다.</p> <p contents-hash="4eaf8f73f09edbb5e9d87be0b3b0e60d7e9b36fb4a07a983d0ed18a1461a55a3" dmcf-pid="qVmrcsGkNE" dmcf-ptype="general">연구결과는 국제 학술지 어드밴스드 머티리얼스 온라인판(4월7일)에 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="0a7cf6f82fd0a14fefa7dcc0a5b313ee1f0798ff3cce6544e35bccc13590ad0c" dmcf-pid="B8IODCZwak" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KAIST 연구진이 무기나노입자에 카이랄 유기물을 합성하고 광전자 특성을 분석한 그림. 주사투과전자현미경 사진(b,c)과 전기적 삭제 동작 시연(h) 개요도 등을 나타냈다.." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104444795ghzg.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="VlgodaOJk0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/25/ZDNetKorea/20250425104444795ghzg.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KAIST 연구진이 무기나노입자에 카이랄 유기물을 합성하고 광전자 특성을 분석한 그림. 주사투과전자현미경 사진(b,c)과 전기적 삭제 동작 시연(h) 개요도 등을 나타냈다.. </figcaption> </figure> <p contents-hash="4293752fbc43837be8634b48e33a7493bead5aec67f4e93e72369b77936f6217" dmcf-pid="b6CIwh5rNc" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 노타, CB 인사이트 'AI 스타트업 100' 선정…코스닥 가는 길 '순항' 04-25 다음 빅리거 최지만, 5월 입대 결정…병역 의무 이행 "팬들과 약속 지킨다" 04-25 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
