사람 두뇌 신경 모방해 연산·저장을 동시에…광컴퓨팅 실현에 활용

국내 연구진이 광통신 기술을 이용해 사람의 두뇌 신경처럼 저장과 연산을 동시에 수행, 적은 전력으로 데이터 정보 전송 속도를 획기적으로 향상시킨 '신경모방 광컴퓨팅'의 핵심 기술을 개발했다. 이 기술을 광통신 네트워크에 칩 형태로 내장하면 동시다발적인 연산 수행을 가능케 해 향후 광 시냅스 컴퓨팅, 신경모방 광컴퓨팅 등에 활용될 것으로 전망된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 이차원 반도체 물질인 그래핀과 광통신 기술을 접목한 '광 시냅스 모방소자 핵심기술'을 개발하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

컴퓨터는 저장과 연산이 공존하는 인간의 두뇌와 달리 저장부분과 연산기로 분리돼 있다. 이 때문에 데이터 정보를 연산하면서 즉각 보낼 수 없어 전송 속도를 획기적으로 높이는 데 한계가 있었다.

연구팀은 그래핀 위에 전도성 액체의 일종인 '이온젤'을 발라 수직 방향으로 광신호를 보내 전원이 꺼져도 정보가 유지되는 광저항성 메모리 소자를 만들었다. 이 소자는 기존 전기회로를 광학기술을 적용해 광회로로 만들어 채널 간 간섭이 없고, 적은 전력으로 빛의 다양한 파장을 사용할 수 있어 동시다발적인 연산이 가능하다.

소자 크기도 가로 20마이크로미터(㎛), 세로 20밀리미터(㎜) 수준으로, 수백 나노미터(㎚) 수준의 칩 형태로 고집적할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이 소자를 광통신에 접목하면 연산과 동시에 정보를 전송할 수 있는 광 시냅스 컴퓨팅과 신경모방 광컴퓨팅 등으로 활용할 수 있다. 이를 통해 사람이 사물을 보고 인식하는 데 통상적으로 0.06초 걸리던 것을 컴퓨팅 자원의 활용 규모에 따라 더 빠르게 인식할 수 있어 패턴인식이나 음성인식의 기술을 획기적으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.

김승환 ETRI 바이오의료IT연구본부장은 "광 시냅스 모방소자는 기존의 전기적 시냅스 모방소자에 비해 낮은 간섭, 낮은 소비전력, 높은 집적도 및 빠른 동작 반응속도를 제공한다"며 "기존 전자소자와 쉽게 결합이 가능해 전기신호와 광신호를 동시에 활용할 수 있는 새로운 광전사 소자 개발에 널리 활용될 것"이라고 말했다.

한편 이 연구성과는 미국화학회 나노분야 국제학술지 '응용재료 인터페이스(AMI)' 온라인판(지난 1월 17일자)에 실렸다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr