고집적화 및 초저전압 구동이 동시에 가능한 '뉴로모픽 슬롯사이트 보스' 개발
기존의 스케일링 문제와 높은 전력 소모 해결
"스스로 재밌는 일을 찾아서 치열하게 도전하길"
박진섭 슬롯사이트 보스와 박재근(이상 융합전자공학부) 슬롯사이트 보스 연구팀이 지난 24일초저전력ㆍ고집적화가 가능한 인공 신경 칩과 인공 시냅스 소자를 설계해인간의 고차원적인 인지기능을 구현한 ‘뉴로모픽 반도체’를 개발했다. 뉴로모픽 반도체는 초저전력 AI 구현이 가능해 미래 AI 기술의 핵심으로 여겨진다. 대표적인 활용 예시로는 IoT 기기, 웨어러블 디바이스, 자율주행, 뇌-기계 인터페이스, 의료 헬스케어 등이 있다.
지금까지는 낮은 전압으로, 고집적화가 가능한 인공 뉴런 소자가 보고되지 않았다. 박 슬롯사이트 보스 연구팀은이번 연구를 통해 생물학적 뉴런의 모든 기능을 수행할 뿐만 아니라 고집적화 및 저전력으로 구현 가능한 인공 신경 칩을 개발했다.한층 더 발전된 연구로 뉴로모픽 반도체의 실용화를 앞당긴박진섭 슬롯사이트 보스를 만나 이야기를 나눴다.
![▲ 새로운 뉴로모픽 반도체를 개발한 박진섭 융합전자공학부 슬롯사이트 보스, 박재근 융합전자공학부 슬롯사이트 보스(좌측부터) ⓒ 한양대](https://cdn.newshyu.com/news/photo/202502/1017528_236947_2748.png)
뉴로모픽 슬롯사이트 보스란
뉴로모픽 슬롯사이트 보스는 쉽게 설명해 '뇌의 신경망을닮은 슬롯사이트 보스'다. 뇌처럼 작동하기 위해 뉴런과 시냅스 구조를 본뜨고, 이것을 슬롯사이트 보스로 구현해 정보를 처리한다. 핵심 구성 요소로는 뉴런, 시냅스, 그리고 이를조절하는 알고리즘이 있다. 해당 구조들은유기적으로 결합돼뇌처럼 효율적인 정보 처리를 구현한다. 우리의 뇌는 기본적으로 입력 신호(input)가들어오면 각 뉴런이 가중치를 적용한 후 다음 뉴런으로 전달하는 구조다. 해당 구조를 통해 연산과 학습이 이뤄진다.
그동안의 인공 신경 칩은음성 신호 처리나 이미지 인식에만 활용됐다. 기존 인공 뉴런을 활용한 AI 반도체와 비교해 뉴로모픽 반도체는 단순한 연산을 넘어 적응적 학습과 추론이 가능하다. 특히, 뇌의 학습 속도를 뛰어넘을 정도로 빠른 연산과 대량의 데이터 처리가 가능할 것으로 기대된다.박 슬롯사이트 보스는 "궁극적인 목표는 로봇이나 IoT, 의료 등 실생활과 더 밀접하게 활용될 수 있도록 하기 위함이다"고 밝혔다.
![▲ 박 슬롯사이트 보스 연구팀은 기존의 문제점 해결을 위해 Capacitorless-인공뉴런 및 시냅스, SNN 인공신경망 관련 연구를 진행했다. ⓒ 박진섭 슬롯사이트 보스](https://cdn.newshyu.com/news/photo/202502/1017528_236948_298.png)
기존의 스케일링과 높은 전력 소모 문제 해결
기존의 뉴로모픽 반도체는 실리콘 소재로 제작돼 뉴런의 신호 전달 방식에서 스케일링(반도체 소자 크기를 축소하는 과정)문제와 높은 전력 소모의 한계를 가졌다. 뉴로모픽 반도체를 구현하기 위해서는 커패시터(축전기) 활용이 필수적이지만, 뉴런수천억 개 이상을 필요로 해 커패시터의 크기가 커져스케일링 문제가 발생한다. 박 슬롯사이트 보스는 이러한 한계를 극복하기 위해 커패시터를제거하는 방식을 택했다. 그는 "기존의 커패시터 기반 방식에서 캡리스 방식으로 진행해 별도의 커패시터 없이도 전하를 저장하고 전달할 수 있도록 설계했다"고 덧붙였다.
또 다른 문제는 전력이었다. 뇌는 20W 이하의 낮은 전력으로 작동하지만, 기존의 뉴로모픽 반도체는 높은 전압이필요하다. 박 슬롯사이트 보스는 칼코게나이드(Chalcogenide) 계열 소재를 통해 0.7V까지 전압을 낮추는 데 성공했다. 박 슬롯사이트 보스는 "최소한 1V 아래로 떨어지는 것을 목표로 했는데,구현할 수 있어서 큰 의미가 있다"고 연구 성과를 설명했다.
![▲ 이번 슬롯사이트 보스 결과 중 하나인 '실시간 학습을 통한 이미지 인식' 예시다. ⓒ 박진섭 교수](https://cdn.newshyu.com/news/photo/202502/1017528_236949_2939.png)
인간을 따라잡는 AI, 명과 암
"기술이 진보할수록 인간은 더욱 신중해져야 한다. 우리가 만든 것이 우리를 지배하지 않도록"
21세기는 엄청난 속도의 기술 발전이 이뤄지고 있다. AI는 차세대 핵심 기술로,빠르게 발전하고 있다. AI의 빠른 발전은 인간의 삶에 획기적인 효율과 변화를 불러왔다. 그러나 이면에는과거 공상 책에서만 봤던 '기계에 의해 지배되는 인간'에 대한 막연한 두려움이 깔려있다.
박 슬롯사이트 보스 역시"결국 AI가 인간의 창의성까지 따라잡을 날은 올 것이다"고 예상했다.그는 "그러나 막연한 두려움 때문에 수요가 있는 개발을 무작정 중단하는 것보다는 발생할 수 있는 새로운 위험에 대처할 새로운 기술을 모색하는 것이 중요하다"며 "지금까지의 기술 역사에서 그러했듯, 새로운 기술이 생기고 새로운 문제가 발생하면, 그것을 잡기 위한 노력은 반드시 이뤄질 것이다"고 강조했다.
"스스로 재밌는 일을 찾고 끊임없이 매달리길"
박 슬롯사이트 보스는 기존 메모리 소자의 한계를 극복하고효율적인 메모리 구조를 개발할계획을 전했다. 최근에는칼코게나이드(Chalcogenide) 소재를 활용한 연구를 진행 중이다. 특히, 삼성 미래 기술 육성 사업에 선정돼 새로운 메모리 소자 개발을 추진 중이다. 앞으로 3년간 진행될 연구를 통해 소자의 통합과 3D 적층 기술을 발전시켜, 단일 레이어를 넘어 3층 이상의 적층 구조로 확장하는 것을 목표로 하고 있다.
![▲ 박 슬롯사이트 보스는 반도체공학과장으로서 차세대 반도체 소자 융합 연구실을 이끌며 많은 학생들이 재미를 찾는 여정에 함께 하고 있다. ⓒ 박진섭 슬롯사이트 보스](https://cdn.newshyu.com/news/photo/202502/1017528_236950_2958.jpg)
박 슬롯사이트 보스는 한양인에게 마지막 말을 전하며 인터뷰를 마무리했다.
"열정을 바칠 수 있는 원동력은 '재미'라고 생각해요. 여러분들도 스스로가 재미있는 일을 꼭 찾았으면 좋겠습니다. 누가 시켜서 하는 일은 한계가 분명히 존재해요. 그러나 내가 좋아서 하는 일은 한계가 없잖아요.
여러분들은 충분히 해낼 수 있는 능력이 있어요.재밌는 일이 무엇인지 찾고, 열심히 해보면서 궁극적으로 타인에게도 도움이 될 수 있는 지성인으로 성장하길 바랍니다!"
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