한국연구재단은 고려대학교 주진수 교수 연구팀이 유기반도체와 2차원 무기반도체를 결합한 이종접합 구조를 통해 뇌 신경망을 닮은 전자시스템의 핵심 소자인 멤트랜지스터 제작에 성공했다고 밝혔습니다.

기존 컴퓨터는 연산과 메모리가 분리돼 데이터 이동 과정에서 병목현상이 생기고 전력 소모량이 많다는 게 단점입니다.

이를 해결하기 위한 대안으로 제시된 뉴로모픽 컴퓨팅은 정보 저장과 연산을 동시에 수행하지만, 핵심 소자인 멤트랜지스터는 전류 제어가 불안정해 신뢰성 확보가 어려웠습니다.

연구팀은 유기반도체인 TCTA와 2차원 무기반도체 이황화몰리브덴(MoS₂)을 정밀한 에너지 밴드 설계를 통해 이종접합 활성층으로 구현했습니다.

맴트랜지스터의 고저항 상태는 유기반도체로, 저저항 상태는 2차원 무기반도체로 각각 안정적으로 제어할 수 있도록 구조를 설계해 전류 변동 문제를 근본적으로 개선했습니다.

이 멤트랜지스터는 장기 가소성과 스파이크 타이밍 의존적 가소성(STDP) 등 뇌 시냅스의 핵심 학습 특성을 안정적으로 구현했으며, 다중 입력 처리와 유연한 학습 기능도 동시에 확인됐습니다.

예측 가능한 반복 신호 구현이 가능해 뉴로모픽 시스템에서 요구되는 신뢰성을 확보했다는 평가입니다.

주진수 교수는 "반도체 접합 정밀 설계를 통해 신경망 모방 전자시스템 분야에서 전류 제어가 가능한 멤트랜지스터를 구현한 데 학술적 의의가 있다"며 "향후 저전력·고효율 인공지능 하드웨어 개발을 가속하는 기반 기술이 될 것"이라고 설명했습니다.

이번 연구 결과는 국제 학술지, 어드밴스드 사이언스(Advanced Science) 1월 5일 자 온라인판에 실렸습니다.

TJB 대전방송