성균관대 연구팀, 감각 순응 모방 `뉴로모픽 포토트랜지스터` 개발

by신중섭 기자
2020.09.07 17:22:22

[이데일리 신중섭 기자] 성균관대는 신소재공학과 홍성인 박사와 최승희 박사가 공동연구를 통해 인간의 감각 순응을 모방하는 `뉴로모픽 포토트랜지스터`를 개발했다고 7일 밝혔다.

나노과학 분야 국제 학술지인 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano(IF=14.58)) 8월호. 성균관대 연구팀의 연구가 게재됐다.(사진=성균관대 )

성균관대에 따르면 최근 인간과 전자기기를 연결하는 오감증강형 전자소자와 소재 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 인공눈·인공피부·인공코처럼 이를 도와주는 스마트 인터페이스의 역할이 제안되고 있으며 특히 인간의 눈을 담당하는 이미지센서는 `실리콘, Ⅲ-V족 물질`을 활용해 제작하고 있다.

하지만 기존의 이미지센서는 단순히 색을 읽어 구별하는 기능만 있어 인간의 `광수용체 순응` 행동을 모방할 수 없었다. 광수용체 순응이란 주변의 반복적인 신호에 역가중치를 둬 이에 순응하고 다른 신호를 읽어 들이는 것을 말한다. 어두운 곳에 들어갈 때 인간의 눈이 어둠에 순응해 다른 색들을 분간하는 암순응 등이 그 예다.

이와 관련해 성균관대 연구팀은 페로브스카이트-전이금속 칼코겐 화합물의 이종접합에 기반한 포토트랜지스터를 개발했다. 페로브스카이트의 빛에 의한 상분리 특성을 이용해 인간의 광수용체 순응 행동을 모방하는 광센서를 만들었다.



빛 반응 시 상분리가 일어나는 할라이드 페로브스카이트 나노결정구조체와 2차원 나노판상물질의 이중복합체를 활용하면 RGB 광원에 선택적으로 순응할 수 있는 시신경망 모사 행동을 보이는 것을 밝혀냈다. 나아가 제일원리 밀도함수론 기반으로 할라이드 페로브스카이트의 조성 및 조성비를 조절해 다양한 밴드 구조를 갖는 소재를 제작할 수 있으며 상분리 효과가 극대화되는 물질 비교를 통해 밴드갭의 변화를 규명했다.

이를 이용하면 외부 빛의 입력에 따라 특정 색만을 검출하거나 순응할 수 있는 인공지능형 이미지센서를 개발할 수 있다. 기존의 내시경으로는 출혈이 일어난 곳에 붉은색 피로 인해 구분하기 어려웠던 병변을 더 쉽게 검출할 수 있는 지능형 이미지센서 개발도 가능할 것으로 전망했다.

연구팀의 연구결과는 세계적으로 권위 있는 학술지 중 하나인 ACS Nano(IF=14.58) 8월호에 게재돼 표지를 장식했다.