습도 따라 전도성 100만배 변화…'학습하는 소재' 등장

국립경국대 연구팀, 뇌 신경 메커니즘 모사 소재 개발
차세대 인공지능 반도체 소재 가능성 주목

[안동=뉴시스] 김진호 기자 = 습도에 따라 전기 전도성이 100만 배 이상 바뀌는 신소재가 개발됐다.

단순한 물성 변화 수준을 넘어, 인간의 뇌 작동 방식까지 일부 모사할 수 있는 것으로 나타나 차세대 인공지능 반도체 소재로의 가능성이 주목된다.

국립경국대학교 송인택 교수 연구팀은 최근 하나의 물질에서 양성자와 전자가 동시에 이동하는 '혼합전도체'를 새롭게 설계하고, 이를 기반으로 한 소자 특성을 구현했다고 30일 밝혔다.

이번 연구에는 연세대, 광주과학기술원(GIST), 경상국립대, 한국기초과학지원연구원 연구진이 공동 참여했다.

연구의 핵심은 기존 니켈 기반 혼합전도체 구조를 코발트로 치환해 새로운 물질 'Co-BAND'를 만든 데 있다.

이 소재는 건조한 환경에서는 전기가 거의 흐르지 않는 절연체에 가깝지만, 습도가 높아지면 전도성이 급격히 증가한다.

연구팀에 따르면 그 변화 폭은 약 115만 배에 달한다. 단일 상 구조에서 이 정도 수준의 변화는 이례적이다.

이 같은 특성은 단순 센서 소재를 넘어, 정보처리 방식 자체를 바꿀 수 있는 가능성과 연결된다.

실제로 연구팀은 Co-BAND 기반 소자가 반복 자극에 따라 반응이 달라지는, 이른바 '학습'과 유사한 거동을 보인다는 점을 확인했다.

특히 메탄올이나 에탄올 같은 화학 기체에 노출되면 반응 방식이 달라지는데, 이는 외부 자극에 따라 신경전달물질이 작용하는 뇌의 메커니즘과 유사한 방식으로 해석된다.

이러한 특성은 뉴로모픽 반도체, 즉 인간의 신경망 구조를 모방한 차세대 AI 칩 분야에서 의미를 갖는다.

기존 반도체가 연산과 저장을 분리해 처리하는 구조라면, 혼합전도체 기반 소자는 하나의 물질에서 정보 처리와 저장이 동시에 이뤄질 가능성이 있기 때문이다. 에너지 효율 측면에서도 장점이 기대된다.

향후 뇌-기계 인터페이스나 저전력 AI 시스템 분야에서 활용 가능성이 주목된다.

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