삼성이 지원한 '인공뇌·투명망토' 연구 국제학술지 실렸다

서울대·포스텍 연구진 성과
네이처지·ACS나노에 게재
기업 연구 지원 성과 '주목'

인공뇌를 구성하는 반도체 회로선 격인 '펩타이드 인공 시냅스'를 연구해 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 소개되는 성과를 거든 서울대 남기태(오른쪽 하단) 교수와 이윤식(왼쪽 하단) 서울대 교수, 권장연(왼쪽 상단) 교수를 비롯한 연구진들이 기념사진을 찍고 있다. <삼성전자 제공>

세계적인 나노분야 학술지인 '나노스케일 호라이즌' 올해 1월호 표지에 소개된 '고효율 방향 다중화 가시 메타 홀로그램' 이미지. <출처=노준석 포스텍 기계·화학공학과 교수 홈페이지>

[디지털타임스 박정일 기자] 삼성전자가 지원한 연구진이 이번엔 '인공뇌'와 '투명망토'에 적용할 수 있는 기술 개발 성과를 거둬 유력 학술지에 소개되는 개가를 거뒀다.

25일 삼성전자 뉴스룸에 따르면, 삼성미래기술육성사업이 지원한 남기태 서울대학교 재료공학부 교수는 이윤식 서울대 화학생물공학부 교수, 권장연 연세대 글로벌융합공합부 교수와 함께 세계 최초 펩타이드 인공 시냅스 구현에 성공했다. 남 교수는 2014년부터 삼성의 지원을 받았고, 이번 연구 성과는 지난 19일(현지시간) 세계적인 학술지인 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

'펩타이드 인공 시냅스'를 요약하면 생체 물질인 펩타이드(아미노산 중합체)로 시냅스를 만들어 마치 사람의 뇌처럼 정보를 처리하고 연산할 수 있도록 하는 기술이다. 인체의 신경섬유인 시냅스는 뉴런과 뉴런을 연결하는 접합부로, 뇌로 들어오는 정보를 저장하고 처리하는 연결 기능을 담당한다.

이 기술은 적은 에너지로도 복잡한 병렬 연산을 처리할 수 있어 마치 사람의 뇌처럼 빠르게 연산할 수 있고 효율성이 높다. 예를 들어 이세돌 9단과 바둑 대국을 한 알파고는 약 56kW의 전력을 소비한 반면 인간의 뇌는 2800분의 1 수준인 20W의 전력만 소비한다.

이에 시냅스의 효율성을 모방하는 인공지능(AI) 반도체에 대한 연구개발이 주요국가에서 활발히 진행 중이다. 다만 다수의 연구는 '이온'으로 작동하는 인체의 시냅스를 '전기'로 작동하는 전기소자에 적용하기 어렵다는 난제에 부딪친 상황이다.

남 교수 연구팀은 그 해법으로 펩타이드를 구성하는 20여개의 아미노산을 특정 방식으로 조합해 이온·전자 신호전달 메커니즘을 모사할 수 있도록 하는 연구에 성공했다. 전기 없이 수소이온만으로도 기능 수행이 가능해 학계의 주목을 받았다.

남 교수는 "이번 연구는 펩타이드의 재료적 우수성을 활용해 생명체의 효율성을 정밀 모사했다는데 큰 의미가 있다"며 "스스로 학습하고 판단하는 AI 반도체 연구의 기반이 될 기술을 마련한 것"이라고 말했다.

삼성의 지원을 받은 노준석 포스텍 기계·화학공학과 교수는 '투명망토'를 만들 수 있는 메타 광학 물질의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발, 지난 10월 22일(현지시간) 미국 화학회(ACS)에서 발간하는 학술지인 'ACS 나노'에 소개됐다.

메타 광학 물질은 자연계에 존재하는 물질에서는 나타나지 않는 광학 현상을 구현할 수 있는 물질로, 영화에 등장하는 투명망토가 대표적인 사례다. 메타 광학 물질은 가시광선의 파장과 비슷한 크기의 나노 구조체를 이용해 제작할 수 있는데, 빛의 굴절과 반사광 등의 문제로 성능 구현에 어려움이 있었다.

노 교수 팀은 비정질 실리콘 내부에 수소를 주입해 특정한 간격을 확보하면 가시광선이 더 많이 통과할 수 있고, 그로 인해 광학 성능이 높아질 것이라는 점에 주목했다. 그 결과 신규 물질을 적용해 메타 광학 물질의 성능을 기존보다 3배 이상 향상시킨 것이다.

노 교수는 "이번 연구에서 제시한 이론은 나노 구조체를 이용한 메타 물질 설계의 근본적인 메커니즘을 규명한 것"이라며 "이 기술을 활용해 차세대 초박막 컬러 필터, 위변조 방지 장치 등에 활용 할 수 있는 방법을 연구할 것"이라고 말했다.

박정일기자 comja77@dt.co.kr