0.01초 찰나의 순간 감지하는 파리의 눈… 영상 센서로 구현했다

안종현 연세대 전기전자공학과 교수 연구진

연세대 연구진이 곤충 눈을 모사한 영상 센서를 개발했다. 찰나의 순간을 분석할 수 있어 자율주행차, 로봇 분야에 활용할 수 있을 전망이다. 왼쪽부터 안종현 연세대 전기전자공학과 교수, 김범진 박사과정 연구원. /연세대

곤충의 뛰어난 시각 기능을 모사한 영상 센서가 개발됐다. 마치 파리가 다양한 시각 정보를 동시에 받아들여 빠른 속도로 처리하는 것처럼 동시에 여러 정보를 수집해 분석하는 방식이다. 향후 자율주행차, 로봇 분야에서 활용도가 높을 것으로 기대를 모은다.

연세대학교는 안종현 전기전자공학과 교수가 이끄는 연구진이 곤충의 시각 신경 기능을 모사한 동작 인식 센서를 개발했다고 21일 밝혔다.

파리를 비롯한 곤충들은 동물과 다른 독특한 시각 신경을 갖고 있다. 곤충의 시각 신경의 특징 중 하나인 ‘점진적 신경세포’는 지금까지 개발된 반도체 영상 센서보다 빠른 동작을 효율적으로 인식할 수 있게 해 준다. 점진적 신경세포는 신경전달이 자극의 크기에 따라서 다른 강도로 나타나는 세포로 시각 신경에서는 물체의 속력·방향·밝기 등에 따라 다양한 패턴의 신경 전달 신호가 나온다. 이 신경 덕에 곤충은 세상을 슬로우 비디오처럼 볼 수 있다.

연세대 연구진은 곤충의 시각 신경 세포를 모사한 센서를 개발하기 위해 2차원(2D) 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)을 활용했다. 이황화몰리브덴은 전기·광학적 민감도가 높아 영상 정보를 빠르게 수집할 수 있어, 여러 개의 이황화몰리브덴 소자를 배치해 다양한 형태의 정보를 동시에 수집하는 영상 센서의 개발에 주로 활용되고 있다.

연세대 연구진이 개발한 이황화몰리브덴 광센서는 초당 1200비트(bit)의 정보를 전달할 수 있고, 물체의 움직임을 최소 0.01초의 순간에 99.2%의 높은 정확도로 인식할 수 있는 것으로 나타났다. 연구진은 이번 연구 결과를 통해 자율주행차, 로봇, 머신 비전(Machine Vision)처럼 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 분석했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 이달 20일 소개됐다.

참고자료

Nature Nanotechnology, DOI: https://doi.org/10.1038/s41565-023-01379-2

연세대 연구진이 개발한 곤충 시각 모사 영상 센서의 작동 원리. 여러 개의 이황화몰리브덴 센서를 배치해 정보를 빠르게 분석할 수 있다. /연세대

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