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[IT뉴스]인간 뇌 모방 ‘광시냅스 반도체’ 구현…초저전력·고속 동작

온카뱅크관리자

2026-06-10 16:57:36

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 조새벽 성균관대 교수팀, 빛 파장으로 기억 강화·기억 약화 제어 하나의 소자서 기억 균형 유지...저전력 AI반도체, 뉴로모픽 컴퓨팅 활용 
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 <img alt="빛의 색으로 ‘외우기’와 ‘잊기’를 조절하는 뇌 모방 광시냅스 개념도. 조새벽 교수 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/10/dt/20260610165435805iczq.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="BjVbZmmjho" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/10/dt/20260610165435805iczq.jpg" width="658">
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 빛의 색으로 ‘외우기’와 ‘잊기’를 조절하는 뇌 모방 광시냅스 개념도. 조새벽 교수 제공.
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 사람의 뇌처럼 필요한 정보는 오래 기억하고, 불필요한 정보는 약화시키는 차세대 반도체 소자가 개발됐다.
 한국연구재단은 조새벽·양우석 성균관대 교수, 조정호 연세대 교수 연구팀이 공동으로 빛의 파장에 따라 기억 강화와 기억 약화를 독립적으로 구현하는 ‘광시냅스 뉴로모픽 반도체’를 개발했다고 10일 밝혔다.
 인공지능(AI) 성능이 좋아질수록 전력소비는 크게 증가한다. 이 때문에 기억과 연산을 동시에 처리하는 뉴로모픽(뇌 모방) 컴퓨팅이 주목받고 있다.
 뉴로모픽 컴퓨팅은 뇌처럼 정보를 전달하고 기억하는 ‘인공 시냅스’를 구현해야 한다. 이 중 빛을 정보 신호로 활용하는 광시냅스는 초저전력·고속 동작과 대규모 병렬처리가 가능해 차세대 AI 가속기와 물리적 AI 구현의 핵심 소자로 평가받고 있다.
 기존 광시냅스는 학습을 강화하는 ‘외우기’ 기능과 망각을 유도하는 ‘잊기’ 기능을 같은 스위치로 조절해 두 기능을 독립적으로 제어하기 어렵다. 또 학습이 반복될수록 기억이 한쪽으로 치우쳐 과부하가 오거나 정보가 지워지는 문제가 생긴다.
 연구팀은 차세대 광반도체 소재인 ‘은비스무트황화물’에서 원자들이 살짝 어긋나게 배열되며 형성된 결함을 기억의 항상성을 유지하는 수단으로 활용했다.
 먼저 은비스무트황화물 반도체 내 금속 이온의 미세한 결함을 정밀하게 조절해 전기 신호를 붙잡아 두는 일종의 ‘창고’를 만들었다. 그 위에 근적외선만 선택적으로 흡수하는 분자층을 나노미터 수준으로 적층해 성질이 다른 두 물질을 맞붙인 이종접합 구조를 구현했다.
 두 층은 흡수 파장과 에너지 준위가 달라 조사하는 빛의 색에 따라 전자의 이동 속도와 방향이 달라진다. 비추는 빛의 파장에 따라 외우기와 잊기를 독립적으로 조절할 수 있게 된 것이다.
 연구팀은 파장이 긴 근적외선을 비추면 시냅스가 13배 이상 강해지는 ‘외우기 가속’이, 파장이 짧은 청색광을 비추면 결함에 갇힌 전자가 풀려나며 ‘잊기 가속’이 일어났다.
 빛의 색깔이 스위치처럼 작용하면서 한 소자 내의 기억을 선택적으로 강화·약화할 수 있다는 뜻이다.
 조새벽 교수는 “반도체에서 제거해야 할 결함으로 여겨지던 무질서한 상태를 오히려 AI 하드웨어가 스스로 기억의 균형을 잡는 기능으로 되살린 연구”며 “앞으로 스스로 학습 균형을 유지하는 저전력 AI 반도체로 발전시킬 계획”이라고 말했다.
 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난달 18일에 실렸다.
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 조새벽 성균관대 교수.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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