서울과학기술대학교 이은호 교수 연구팀, 재료 과학 분야 세계적 권위 학술지 게재 및 표지 논문 선정

▲ (왼쪽부터) 서울과학기술대학교 이은호 교수, 국립금오공과대학교 이원호 교수, 부산대학교 강준희 교수, 국립금오공과대학교 학사과정 성준호 학생, 포스텍 석박사통합과정 정세인 학생

서울과학기술대학교(총장 김동환, 이하 서울과기대) 화공생명공학과 이은호 교수 연구팀, 국립금오공과대학교 고분자공학과 이원호 교수팀, 부산대학교 나노에너지공학과 강준희 교수 연구팀이 최근 발표한 연구 결과가 재료 과학 분야 권위 있는 학술지의 표지논문으로 게재되었다.

논문은 ‘Unveiling the Role of Side Chain for Improving Nonvolatile Characteristics of Conjugated Polymers-Based Artificial Synapse(공액 고분자 기반 인공 시냅스의 비휘발성 특성 개선을 위한 곁사슬기의 역할 규명)’라는 제목으로 SCI급 국제학술지인 ‘Advanced Science (상위 6.9%, Impact Factor: 15.1)’ 온라인판에 4월 24일자로 게재됐다.

금오공대 학사과정 성준호 학생, 포스텍 석박사통합과정 정세인 학생이 공동 제1저자로, 서울과학기술대학교 화공생명공학과 이은호 교수, 국립금오공과대학교 고분자공학과 이원호 교수, 부산대학교 나노에너지공학과 강준희 교수는 공동 교신저자로 참여했다.

▲ 곁사슬 제어 모식도

연구팀은 해당 논문에서 유기물질 기반의 인공 시냅스 소자의 구현을 위해 측쇄 알킬 기의 제어를 통한 비휘발성 향상과 관련된 새로운 방법론을 제시했다.

유기 인공 시냅스 소자는 차세대 정보 기억과 복잡한 연산 및 학습 기능을 수행할 수 있어 패턴 인식, 드론, 자율주행 등 4차 산업혁명 분야에 폭넓게 활용될 수 있는 차세대 반도체 기술로 주목받고 있다.

특히 전해질의 이온을 통한 인공 시냅스 소자는 생물학적 신경전달물질의 확산을 효과적으로 모방할 수 있어 전자공학, 컴퓨터공학, 생명공학 분야에서도 활발히 연구되고 있다.

지금까지 제안된 유기물 기반 소자에서는 이종 구조 또는 용매 및 열처리와 같은 후처리 공정을 통해 소자의 특성을 제어할 수 있었으나, 고비용 또는 반도체 소재의 특성 저하를 일으킬 수 있다는 문제점들이 존재하였다.

이에 연구진은 공액 고분자의 측면 알킬기 길이를 조절함으로써 고분자의 결정 배향 및 흡착에너지를 정밀하게 조절하여 이온 흡착을 강하게 유지하도록 유도했다.

이를 통해 반도체 소자의 비휘발성 특성을 개선하고 생물학적 시냅스의 거동을 성공적으로 모사하였다.

또한, 연구진은 개발한 인공 시냅스 소자를 기반으로 인공지능 학습을 시도했고, 손글씨 숫자 이미지 데이터 (MNIST)의 분류 정확도가 약 94%로 실제 뉴로모픽 시스템으로의 응용 가능성을 확인했다.

이은호 교수는 “그동안 유기물을 통한 구현이 까다로웠던 뉴로모픽 소자를 새롭고 단순한 접근 방법을 통해 실현할 수 있음을 밝혔다는 점에서 학문적/기술적 의의가 있다.”라며, 이번 연구를 기반으로 후속 연구를 진행, 진일보한 기술을 꾸준히 개발하겠다는 포부를 밝혔다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 우수신진연구 및 지역대학우수과학자 사업으로 수행됐다.

온라인 중앙일보