전기적인 방법의 한계 느껴 광학적인 방법으로 접근

신경세포와 시냅스를 인공적으로 재현한 ‘광 시냅스 모방소자’가 개발됐다. 이로써 향후 인간의 뇌처럼 저장하면서 생각하는 신경모방 광컴퓨팅 기술 개발을 위한 초석이 마련됐다.
 
한국전자통신연구원(ETRI)은 나노 두께의 극초박막 형태 신물질로 큰 관심을 끌고 있는 이차원(2D) 반도체 물질중 하나인 그래핀과 광통신 기술을 접목한 광 시냅스 모방소자 핵심 기술 개발에 성공했다.

사람의 뇌는 저장부분과 연산부분이 공존하는 형태다. 하지만, 컴퓨터는 저장부분과 연산기가 분리되어 있다. 컴퓨터가 사람의 뇌처럼 저장과 연산부분이 공존케 된다면 정보를 전송시 계산까지 하면서 신속히 보낼 수 있게 된다. 이로써 사람의 두뇌 신경을 모방한 광컴퓨팅이 가능케 되는 원리다.
 
전기적인 방법에 착안해 저항을 바꿔가면서 신호를 줄 경우 저항을 인식해 계산이 가능토록 만들었다. 하지만 회로가 복잡해지자 간섭이 생겨 집적도를 높이는데 한계가 생겼다.
 
그래서 연구진은 광학적으로 접근했다. 전기회로를 광회로로 바꾼 것이다. 이를 통해 광저항성 메모리가 만들어 졌다. 이력현상을 활용해 빛의 다양한 파장을 통한 연산도 가능토록 했다. 연구진이 만든 광메모리 소자는 20㎛ x 20㎜수준이다. 향후 수백 나노미터(㎚) 수준으로 개발하고 이를 칩 형태로 고집적할 예정이다.
 
개발한 본 소자는 향후 정보전송 목적인 광통신에 칩 형태로 내장되어 계산을 하면서 동시에 정보를 보낼 수 있을 것으로 전망된다. 일명 광 시냅스 컴퓨팅, 신경모방 광컴퓨팅이 가능해지는 것이다.

ETRI는 본 기술이 상용화 되면 사람이 사물을 보고 인식하는데 걸리는 시간이 통상 0.06초 내외인데 광컴퓨팅이 가능케 되면 저전력은 물론, 인식속도가 훨씬 빨라진다고 설명했다.

ETRI는 향후 원천기술을 바탕으로 광통신에 접목을 하게 되면 광학적 연산기가 만들어 질 수 있다고 밝혔다. 곧 광컴퓨팅이 가능해 지는 셈이다.

ETRI 김승환 바이오의료IT연구본부장은 “개발된 광 시냅스 모방소자는 기존의 초고속 광 통신 기술과 접목하여 생물학적 뇌 기능을 인공적인 광학기술로 모방하는 신경모방 광컴퓨팅 기술 개발을 진행할 예정이다”고 밝혔다.