온도에 따라 반응 임계값 변하는 ‘휘발성 멤리스터’ 개발…차세대 뉴로모픽·전자피부 기술 기반 제시
[이뉴스투데이 수도권1취재본부 권오경 기자] 세종대학교(총장 엄종화) 반도체시스템공학과 김희동 교수 연구팀이 인간의 통각 수용체를 모사한 차세대 반도체 소자 기술을 구현하며 세계적 수준의 연구 성과를 인정받았다.
(위)생물학적 통각 신호 생성 및 전달 메커니즘. (아래)생물학적 통각 수용체의 막 전위 역학과 일치하는 전도도 변조 특성을 나타내는 인공 통각 수용체. [사진=세종대]
세종대는 "김희동 교수 연구팀의 논문이 재료과학 분야 최상위 국제 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에 게재됐다"고 밝혔다.
해당 학술지는 글로벌 출판사 Wiley가 발행하는 SCI급 저널로, 피인용지수(IF) 19.0, JCR 상위 4.5%에 해당하는 권위 있는 학술지다.
이번 연구는 김희동 교수의 지도 아래 황찬민 석사과정생이 1저자로 참여했으며, 장유성 석사과정생과 채명수 동경대 박사과정생이 공동 주저자로 연구를 수행했다.
연구팀은 논문 “Temperature-Modulated Threshold Response in a Volatile Memristor: Toward a Biomimetic Polymodal Nociceptive System”을 통해 인간의 통각 수용체(Nociceptor) 메커니즘을 전자 소자로 구현하는 데 성공했다.
특히 외부 온도 변화에 따라 반응 임계값이 달라지는 ‘휘발성 멤리스터(Volatile Memristor)’ 소자를 개발해 주목을 받는다.
실제 생체 통각 시스템은 염증이나 열 자극이 있을 경우 동일한 기계적 자극에도 더 민감하게 반응하는 특성을 지닌다.
연구팀은 이러한 생체 반응 원리를 모사해, 온도 변화에 따라 스위칭 임계값이 동적으로 조절되는 소자 구조를 설계하고 그 작동 원리를 체계적으로 규명했다.
특히 기존 인공 감각 시스템이 단일 자극에 의존하거나 복잡한 센서·회로 구성을 필요로 했던 한계를 넘어, 이번 기술은 하나의 소자에서 다양한 자극을 통합적으로 처리할 수 있는 ‘다중 감각(Polymodal)’ 기능을 구현했다는 점에서 의미가 크다.
이는 인간 피부와 유사한 감각 반응 체계를 전자적으로 재현한 것으로 평가된다.
이번 연구 성과는 차세대 뉴로모픽 반도체를 비롯해 인공 전자피부(e-skin), 지능형 휴머노이드 로봇, 헬스케어 웨어러블 기기 등 다양한 미래 산업 분야에 적용될 수 있는 핵심 기술로 기대를 모은다.
김희동 교수는 “이번 연구를 기반으로 다양한 산업 분야에 적용 가능한 실질적인 응용 기술로 확장해 나가겠다”고 밝혔다.
댓글
0