우주항공용 AI 뉴로모픽 반도체의 활용모식도. 사진제공=한국원자력연구원국내 연구진이 참여한 국제 공동연구팀이 우주 방사선 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 인공지능(AI) 반도체 기술을 검증했다.한국원자력연구원 첨단방사선연구소는 19일 충북대, 벨기에 아이멕(IMEC)과의 공동연구를 통해 차세대 반도체 물질인 인듐·갈륨·아연 산화물(IGZO) 기반 시냅틱 트랜지스터를 제작하고, 이를 우주 환경에서 AI 반도체로 활용할 수 있는 가능성을 확인했다고 밝혔다.최근 우주 탐사와 위성 기술이 고도화되면서, AI와 빅데이터를 현장에서 직접 처리할 반도체가 우주의 가혹한 방사선 환경을 견디는 ‘내방사선’ 성능을 확보하는 것이 핵심 과제로 떠오르고 있다. 연구팀은 소자를 제작해 성능을 평가한 뒤, 원자력연 양성자가속기를 이용해 33MeV급 고에너지 양성자 빔을 조사했다. 이때 조사한 방사선량은 지구 저궤도에서 20년 이상 우주 방사선에 노출된 수준으로, 일반적인 저궤도 위성 수명(5~15년)을 웃도는 조건이다.재평가 결과, 구동 전류가 일부 감소하는 등 성능 저하는 관찰됐지만 반도체의 핵심인 스위칭 동작과 뉴로모픽 소자의 핵심 기능인 시냅스 가소성은 안정적으로 유지됐다. 연구팀은 방사선 노출 상태에서 AI 연산 성능을 확인하기 위해 뉴로모픽 컴퓨팅 시뮬레이션도 진행했으며, 그 결과 92.61%의 패턴 인식 정확도를 기록했다. 또 시계열 정보 처리에 적합한 ‘레저버 컴퓨팅’ 시스템을 구현해 4비트 연산 능력도 입증하며, 우주 방사선 환경에서의 활용 가능성을 제시했다.해당 연구는 우주선과 위성이 지상 서버 도움 없이 현장에서 스스로 데이터를 판단·처리하는 ‘온디바이스 AI’ 구현 가능성을 높였다는 점에서 의미가 있다. 장기적으로는 우주항공용 AI 반도체 국산화와 차세대 위성·심우주 탐사 기술 경쟁력 확보의 기반이 될 수 있다는 점에서도 중요하다.연구팀은 “고에너지 방사선이라는 극한 환경에서도 IGZO 기반 시냅틱 소자가 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템으로 기능할 수 있음을 확인했다”며 “앞으로 성능 저하를 보완할 기술 전략을 고도화하고, 방사선 영향 평가 체계를 강화해 소자 단위를 넘어 뉴로모픽 반도체와 로직 회로 수준까지 검증을 확대할 계획”이라고 밝혔다.
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