남기태(오른쪽 하단) 서울대 교수와 이윤식(왼쪽 하단) 교수, 연세대 권장연(왼쪽 상단) 교수와 연구팀 /사진제공=삼성전자 뉴스룸‘삼성미래기술육성사업’의 지원을 받은 공동 연구팀이 세계 최초 펩타이드로 인공 시냅스 구현에 성공했다.
25일 삼성전자 뉴스룸에 따르면 2014년부터 삼성미래기술육성사업의 지원을 받은 남기태 서울대학교 재료공학부 교수는 이윤식 서울대 화학생물공학부 교수, 권장연 연세대학교 글로벌융합공학부 교수와 진행한 공동 연구에서 이같은 성과를 거뒀다. 뇌의 정보 처리 방식에 가까운 인공 시냅스를 만들어낸 남기태 교수의 이번 연구 성과는 지난 19일(현지시간) 세계적 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 게재됐다.
인체의 신경섬유인 ‘시냅스’는 몸속에서 자극과 흥분을 전달하는 신경 세포인 뉴런과 뉴런 사이의 접합부로, 뇌로 들어오는 정보를 저장하고 처리하는 연산 기능을 담당한다. 순차적으로 하나씩 진행되는 직렬 연산 대신, 동시에 여러 작업을 수행할 수 있는 병렬 연산이 가능한 것이 시냅스의 특징이다.
최근 이와 같은 시냅스의 효율성을 모방해 인공지능 반도체에 활용하려는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 그러나 ‘전기’로 작동하는 전자 소자로 ‘이온’의 움직임이 중요한 시냅스의 연산 메커니즘을 모사하는 데는 한계가 있었다.
남기태 교수 연구팀은 인체를 구성하는 생체 물질인 ‘펩타이드’에서 해결책을 찾았다. 펩타이드는 생명체에서 신호를 전달하는 물질로, 20가지의 아미노산이 어떤 조합으로 이루어지는지에 따라 전기·화학적 기능이 달라진다. 연구진은 아미노산을 특정 방식으로 조합해 이온-전자 신호전달 메커니즘을 모사할 수 있는 펩타이드를 개발했고, 이를 가지고 인공 시냅스 소자를 세계 최초로 구현했다. 해당 소자는 전기를 사용해 정보를 저장하고 연산하는 기능을 수행할 뿐 아니라, 전기 없이 수소이온만으로도 기능 수행이 가능해 학계의 주목을 받았다.
남 교수는 “이번 연구는 펩타이드의 재료적 우수성을 활용하여 생명체의 효율성을 정밀 모사했다는데 큰 의미가 있다”며 “스스로 학습하고 판단하는 인공지능 반도체 연구의 기반이 될 기술을 마련한 것”이라고 소감을 밝혔다.
삼성미래기술육성사업은 우리나라의 미래를 책임지는 과학 기술 육성을 목표로 2013년부터 1조 5,000억원을 출연해 시행하고 있는 연구 지원 사업이다. 삼성미래기술육성사업은 지금까지 634개 과제에 8,125억원을 집행했으며, 국제학술지에 총 1,294건의 논문이 게재되는 등 활발한 성과를 보이고 있다.
