인체 통각수용기 모사한 인공신경 전자소자 개발
인체가 통증 신호를 인지하는 '통각수용기'를 모사한 인공신경 전자소자가 개발됐다.
한국연구재단은 황철성 서울대 교수·김유민 서울대 연구원 공동 연구팀과 윤정호 미국 메사추세츠 주립대 박사 연구팀이 '멤리스터' 소자를 이용해 통각수용기의 특성을 인공적으로 구현하는데 성공했다고 6일 밝혔다.
최근 인간의 뇌를 구성하는 신경세포인 뉴런을 모사하는 뉴로모픽 연구가 주목을 받고 있다. 특히 뉴런을 전자소자로 구현해 전기적 신호를 빠르게 처리하는 연구가 활발히 진행 중이다. 뉴런으로 전기적 신호를 보내기 위해서는 외부 자극을 감지하고 자극의 강도에 따라 생체 신호를 생성하는 수용기가 필요하다.
멤리스터는 '메모리'(memory)와 '저항'(resistor)의 합성어로, 전류의 흐름에 따라 저항의 세기가 변화하는 전자소자를 말한다. 연구팀은 멤리스터의 특성이 통각수용기와 유사하다는 점에 착안해 이를 응용한 소자를 개발했다. 인체의 통각수용기는 특정 값을 초과하는 자극에만 반응해 통증신호를 전달해 준다. 멤리스터 역시 가해진 전압의 세기가 임계값보다 작을 때에는 큰 저항값을 갖고, 임계값보다 클 때는 작은 저항값을 갖는다.
연구팀은 멤리스터를 이용해 통각수용기와 같은 통각 과민, 이질통, 회복 등의 특성을 모사했다. 황철성·김경민 교수팀은 무조건 반사 기능까지 모사했으며, 윤정호 박사팀은 멤리스터에 열전 소자를 접합해 외부 열 자극을 감지하는 기능을 구현했다.
황철성 교수는 "이번 연구는 세계 최초로 통각수용기의 특성을 구현한 전자소자를 개발한 것"이라며 "최근 관심이 크게 높아지고 있는 휴머노이드 발전에 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced materials)와 '네이처 커뮤니케이션'(Nature communication)에 각각 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
인체가 통증 신호를 인지하는 '통각수용기'를 모사한 인공신경 전자소자가 개발됐다.
한국연구재단은 황철성 서울대 교수·김유민 서울대 연구원 공동 연구팀과 윤정호 미국 메사추세츠 주립대 박사 연구팀이 '멤리스터' 소자를 이용해 통각수용기의 특성을 인공적으로 구현하는데 성공했다고 6일 밝혔다.
최근 인간의 뇌를 구성하는 신경세포인 뉴런을 모사하는 뉴로모픽 연구가 주목을 받고 있다. 특히 뉴런을 전자소자로 구현해 전기적 신호를 빠르게 처리하는 연구가 활발히 진행 중이다. 뉴런으로 전기적 신호를 보내기 위해서는 외부 자극을 감지하고 자극의 강도에 따라 생체 신호를 생성하는 수용기가 필요하다.
멤리스터는 '메모리'(memory)와 '저항'(resistor)의 합성어로, 전류의 흐름에 따라 저항의 세기가 변화하는 전자소자를 말한다. 연구팀은 멤리스터의 특성이 통각수용기와 유사하다는 점에 착안해 이를 응용한 소자를 개발했다. 인체의 통각수용기는 특정 값을 초과하는 자극에만 반응해 통증신호를 전달해 준다. 멤리스터 역시 가해진 전압의 세기가 임계값보다 작을 때에는 큰 저항값을 갖고, 임계값보다 클 때는 작은 저항값을 갖는다.
연구팀은 멤리스터를 이용해 통각수용기와 같은 통각 과민, 이질통, 회복 등의 특성을 모사했다. 황철성·김경민 교수팀은 무조건 반사 기능까지 모사했으며, 윤정호 박사팀은 멤리스터에 열전 소자를 접합해 외부 열 자극을 감지하는 기능을 구현했다.
황철성 교수는 "이번 연구는 세계 최초로 통각수용기의 특성을 구현한 전자소자를 개발한 것"이라며 "최근 관심이 크게 높아지고 있는 휴머노이드 발전에 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced materials)와 '네이처 커뮤니케이션'(Nature communication)에 각각 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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