왼쪽부터 동국대 이인화 석사과정생, 이세준 교수, 이영민 교수.

 

[대학저널 이선용 기자] 접촉대전 에너지(Triboelectric Energy)를 이용해 촉각 정보를 감지·기억·학습·판단할 수 있는 ‘차세대 뉴로모픽 촉각 센서’가 동국대 연구팀에 의해 개발됐다.

동국대 시스템반도체학부 이세준 교수 연구팀(제1저자 이인화 석사과정생, 교신저자 이세준 교수, 공동교신저자 이영민 교수)은 기계적 접촉으로 발생하는 접촉대전 에너지 신호를 이용해 강유전 시냅스 트랜지스터를 직접 구동하는 ‘뉴로모픽 촉각 센서 플랫폼’'을 구현했다.

연구팀은 촉각 정보의 감지(Sensing), 기억(Memory), 학습(Learning), 판단(Perception) 기능을 하나의 소자에 구현하며, 차세대 인공지능 센서와 웨어러블 헬스케어 기술의 새로운 가능성을 제시했다.

센서는 기계적 접촉으로 생성된 접촉대전 에너지 신호가 강유전체 시냅스를 직접 제어하도록 설계됐으며, 접촉 자극의 세기와 반복 빈도에 따라 강유전체의 분극 상태와 시냅스 트랜지스터의 전도도가 누적으로 변화하고 그 상태를 기억하도록 구현했다. 이를 통해 사람의 시냅스와 유사한 학습 기능을 구현하는 데 성공했다.

또한 연구팀은 다양한 힘과 자극 주파수 조건에서 측정된 전도도 변화를 이용하여 촉각 상태 맵(Tactile State Map)​을 구현해, 자극의 세기와 반복 이력을 종합적으로 반영하고 정상 상태와 비정상 상태를 구분할 수 있음을 입증했다. 종합하면, 이번 센서는 사람의 촉각 시스템처럼 외부에서 가해지는 접촉 자극을 기억하고 이를 바탕으로 촉각 상태를 인지·판단·동작할 수 있는 뉴로모픽 촉각 센서인 것이다.

연구책임자인 이세준 동국대 교수는 “이번 연구의 의미는 접촉대전 에너지 신호만으로 촉각 정보를 감지하고, 이를 기억하여 스스로 촉각 상태를 판단할 수 있는 새로운 뉴로모픽 반도체 센서 플랫폼을 구현했다는 점에 있다”며 “향후 웨어러블 헬스케어, 전자피부, 휴머노이드 로봇, 차세대 인공지능 센서, 저전력 엣지 AI 시스템 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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