전기화학트랜지스터 메모리 성능 향상
국제 학술지 스몰 표지 논문 선정

뇌 주름 모사로 메모리 성능을 4배 향상할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 국립금오공과대학교와 서울과학기술대학교, 가천대학교의 공동 연구 성과다.

국립금오공대는 배근열 교수와 서울과학기술대 이은호 교수, 가천대 김대건 교수 연구팀이 최근 발표한 연구 결과가 재료과학 분야 SCI급 저명 국제 학술지인 ‘스몰(Small·상위 7.8%)’의 표지논문에 선정됐다고 24일 밝혔다.

논문 제목은 ‘유기 인공 시냅스의 향상된 비휘발성을 위한 뇌모사형 표면 위상 조절’이다. 연구팀은 인간 대뇌의 지각능력이 주름 형성 순간 급격히 향상된 진화과정에서 영감받아 표면 주름을 이용한 새로운 형태의 전기화학트랜지스터 기반 인공 시냅스 소자를 개발했다. 인공 시냅스 소자는 뇌의 시냅스처럼 신호를 기억하고 학습하는 기능을 갖는 전자 소자다.

뇌 주름 구조 모사를 통한 유기반도체 전기화학트랜지스터의 메모리 성능 4배 향상 도식도. 국립금오공대 제공

연구팀은 인간의 대뇌 피질이 부피 확장 대신 주름을 형성해 신경 세포 간 접점을 극대화한 현상에 주목했고 뇌의 주름 진화를 전자소자에 응용했다. 고분자 반도체 박막에 기계적 압축을 가해 미세한 주름 구조를 형성해 박막 내 결정 구조를 제어했다.

이 과정에서 형성된 압축성 결정립이 전자소자의 기억을 담당하는 이온을 강하게 고정해 인공 시냅스의 장기 기억 능력을 기존 대비 4배 이상 높아짐을 규명했다.

개발된 주름형 인공 시냅스 소자는 인간 신경세포의 시냅스가 가지는 다양한 학습 메커니즘을 모두 구현했다. 인공지능 신경망 시뮬레이션에서 주름형 소자 기반 인공 시냅스가 기존 평면 소자보다 140% 이상 높은 학습 정확도를 보였다.