KAIST, 멤리스터로 '인공 감각 신경계' 개발…로봇, 위험만 감지한다

[이코노믹데일리] 국내 연구진이 로봇이 사람처럼 중요한 자극에만 민감하게 반응하고 익숙한 자극은 무시하도록 하는 인공 감각 신경계를 개발했다. 이 기술은 별도의 복잡한 소프트웨어나 회로 없이 생명체의 ‘습관화’와 ‘민감화’ 기능을 모사해 에너지 소모를 최소화하면서 외부 자극에 지능적으로 반응하는 것이 특징이다.

KAIST는 전기및전자공학부 최신현 석좌교수 연구팀이 충남대 이종원 교수팀과 공동으로 차세대 뉴로모픽 반도체인 멤리스터 기반의 인공 감각 신경계를 개발했다고 15일 밝혔다. 이 기술은 에너지 효율이 중요하고 공간이 제약되는 초소형 로봇이나 로봇 의수 등에서 활용 가치가 클 것으로 기대된다.

연구팀은 하나의 멤리스터 소자 안에 서로 반대 방향으로 전도도를 변화시키는 층을 형성하는 방식으로 한계를 극복했다. 이를 통해 반복 자극에는 반응이 줄고 위험 신호에는 다시 민감해지는 실제 신경계의 복잡한 반응 패턴을 단일 소자로 구현하는 데 성공했다.
 
연구팀은 이 멤리스터로 촉각과 고통을 인식하는 인공 감각 신경계를 만들어 실제 로봇 손에 적용하는 실험을 진행했다. 실험 결과 반복적인 촉각 자극에는 로봇 손이 점차 반응을 무시하는 ‘습관화’를 보였고 전기 충격과 함께 자극을 주자 이를 위험 신호로 인식해 다시 민감하게 반응하는 ‘민감화’ 특성을 확인했다. 별도의 복잡한 프로세서 없이도 로봇이 효율적으로 자극에 대응할 수 있음을 실험적으로 입증한 것이다.

제1저자인 박시온 KAIST 연구원은 “사람의 감각 신경계를 차세대 반도체로 모사해, 더 똑똑하고 에너지 측면에서 효율적으로 외부 환경에 대응하는 신개념 로봇 구현의 가능성을 열었다”라며 “앞으로 초소형 로봇, 군용 로봇, 로봇 의수 같은 의료용 로봇 등 차세대 반도체와 로보틱스의 여러 융합 분야에서 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 1일 게재됐다.