GIST-경북대, 뇌처럼 학습 ‘AI 반도체’ 기술 개발 작성일 11-12 33 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- GIST 반도체공학과 강동호 교수·경북대 장병철 교수 공동연구팀<br>- 얼굴 인식 정확도 95% 달성, 기존 대비 학습정확도 20% 향상</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="YxDPmCkLZt"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4baa2830f6b9ad071431123d2254ccdc941c102bc000dc3ba65408d04074e183" dmcf-pid="GkGAZFWIX1" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="강동호(왼쪽부터) GIST 반도체공학과 교수, 장병철 경북대 전기공학부 교수, 윤혜진 GIST 학생, 박소은 연구원, 김영권 경북대 학생.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/12/ned/20251112141652250rdxz.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="yyBT94zt53" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/12/ned/20251112141652250rdxz.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 강동호(왼쪽부터) GIST 반도체공학과 교수, 장병철 경북대 전기공학부 교수, 윤혜진 GIST 학생, 박소은 연구원, 김영권 경북대 학생.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="81aa57e592a38bad621996bb67fdfb37e38afc1441b7bf22a5ea43335bd76216" dmcf-pid="HEHc53YCX5" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 반도체공학과 강동호 교수와 경북대학교 전기공학부 장병철 교수 공동 연구팀이 뇌의 신경세포(뉴런)들이 신호를 주고받는 연결 부위인 ‘시냅스’의 동작 원리를 바탕으로, 빛과 전압을 이용해 단일 소자에서 전류의 ‘양(+)·음(–)’ 두 방향을 모두 제어할 수 있는 ‘광전자 인공 시냅스’를 개발했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="6238028f68761892096d7b9f725794287d42f3427fc8bb0230d89590b8853be9" dmcf-pid="XDXk10GhXZ" dmcf-ptype="general">이번 연구는 단일 소자만으로 양방향 인공 시냅스를 구현한 첫 사례로, 기존 하드웨어 신경망의 구조적 한계를 근본적으로 극복한 것으로 평가된다. 이 기술은 고집적·저전력 인공지능(AI) 반도체(뉴로모픽 칩) 구현을 앞당길 핵심 기술로, 향후 이미지 인식·패턴 분석 등 온칩 학습(On-chip learning)* 기반의 실시간 AI 처리 시스템에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="fe6cdd5c9959d8e4db5e340b7d27466e66786f62e2d84932ee7cc00fa5a35d4a" dmcf-pid="ZwZEtpHltX" dmcf-ptype="general">뉴로모픽 반도체는 인간의 뇌 신경망을 모방해 정보를 병렬적으로 처리하고 학습하는 차세대 AI 칩이다.</p> <p contents-hash="c84f6597aba7fc6cdf3bca14a521eacd44924c1eab91e78b2d64d0f841ef3aa2" dmcf-pid="5r5DFUXS1H" dmcf-ptype="general">기존 컴퓨터처럼 메모리와 연산 장치가 분리된 구조와 달리, 시냅스 소자가 기억 저장과 연산 기능을 동시에 수행해 고속·저전력 연산이 가능하다.</p> <p contents-hash="1626fd44f105bf537b016f2bc0c91980123eccfdd2faaa74259ec3d67976997c" dmcf-pid="1m1w3uZvZG" dmcf-ptype="general">그러나 지금까지 개발된 대부분의 뉴로모픽 소자는 한 방향(단극성)으로만 전류를 조절할 수 있어, 시냅스가 전달하는 신호의 강도(가중치)를 양(+)·음(–) 두 방향으로 자유롭게 바꾸기 어려웠다.</p> <p contents-hash="d2e6af375a433d4a5f55aaa1dfa3b7e62e983d5c3d66d57fe43d74a288132c91" dmcf-pid="tstr075TXY" dmcf-ptype="general">이 때문에 하나의 시냅스 기능을 구현하려면 두 개의 소자를 한 쌍으로 연결하는 ‘듀얼 시냅스(dual-synapse)’ 구조가 필요했으며, 그 결과 회로가 복잡해지고 전력 소모가 늘어나며 집적도가 낮아지는 문제가 있어 대규모 뉴로모픽 칩을 구현하는 데 큰 걸림돌이었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="36196070ac789d4d340aab0909238fe72e76849dd24ad4ab00567bc82c11137a" dmcf-pid="FOFmpz1yXW" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="광전자 인공 시냅스 소자. (a) 인공 시냅스 소자 구조. (b) 게이트 전압에 따른 광전류 반전 현상. (c) 양방향성 시냅스 특성. [GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/12/ned/20251112141652455clil.png" data-org-width="1224" dmcf-mid="WNtr075TtF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/12/ned/20251112141652455clil.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 광전자 인공 시냅스 소자. (a) 인공 시냅스 소자 구조. (b) 게이트 전압에 따른 광전류 반전 현상. (c) 양방향성 시냅스 특성. [GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="8ee109e5f828e4ae722b259b32abc16f4f76d56a8dddbbc83bdccfaebc884c65" dmcf-pid="3GKWV6B31y" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 구조적 한계를 극복하기 위해, 2차원 반도체라는 얇은 층의 신소재 두 가지(이황화레늄(ReS₂, n형)과 이셀레늄화텅스텐(WSe₂, p형))를 결합해 전류가 흐르는 방향을 제어할 수 있는 특수 구조(pn 접합 구조)를 만들고, 그 아래에는 산소 처리(플라즈마 공정)를 통해 부분적으로 산화시킨 절연층(육방정계 질화붕소, h-BN)을 삽입, 전류를 정밀하게 조절할 수 있는 광전자 시냅스 소자를 제작했다.</p> <p contents-hash="f4368ffd25f7c58859239093bc113388ec1f1e06c4a135b7a29bd2fb26a44019" dmcf-pid="0H9YfPb05T" dmcf-ptype="general">이 절연층(h-BN 층)은 전류를 일시적으로 저장하거나 방출할 수 있는 성질(전하 트래핑(charge trapping))을 가지고 있어, 외부 전압이나 빛 자극에 따라 전자를 저장하거나 방출하는 ‘가상 도핑(pseudo-doping)’ 효과를 구현한다. 이를 통해 시냅스 가중치를 양(+)·음(–) 방향으로 안정적이고 정밀하게 조절할 수 있다.</p> <p contents-hash="bd01b1450689d37da3a3bd48db68dbfd96ee923fa08d1fce8329040267d81630" dmcf-pid="pX2G4QKpZv" dmcf-ptype="general">이로 인해 하나의 소자만으로도 시냅스 신호를 강화하거나 약화시키는 양방향 조절과 반복 학습이 가능해, 별도의 복잡한 회로 없이 뇌 신경세포처럼 학습하고 기억하는 과정을 유사하게 구현할 수 있다. 시뮬레이션 결과, 연구팀이 개발한 소자를 적용한 AI 신경망은 얼굴을 인식하는 정확도가 95%에 이르러, 기존 단극성 소자 기반 신경망(75% 이하)보다 20% 이상 향상된 성능을 보였다.</p> <p contents-hash="c0084c8579269241bcf1ecb4051e3f9b3b7dfcded8413cd7011e8428edb3aaeb" dmcf-pid="UZVH8x9UYS" dmcf-ptype="general">강동호 교수는 “단일 소자에서 양방향 시냅스 전류를 구현한 이번 연구는 뉴로모픽 하드웨어의 에너지 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 기술적 돌파구”라며 “향후 실시간 학습과 적응이 가능한 초저전력·고성능 AI 반도체 개발에 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="307e870f8c7b2d42b58b99466faa7cdaf45133ea9396a6d753864d1907a328f3" dmcf-pid="u5fX6M2u5l" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '피터' 정윤수 "2026년 '포텐' 터뜨릴 것…쓰라린 패배는 그 자양분" [인터뷰] 11-12 다음 김해서 내년부터 3년간 대통령기 전국하키대회 열린다 11-12 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
