표준연, 뉴로모픽소자 핵심소재 ‘마그논’ 미세구조 국내 첫 관측

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 뉴로모픽 소자의 완성도를 높일 수 있는 단서를 찾아 주목된다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 뉴로모픽 소자의 핵심 소재로 주목받는 ‘마그논’의 미세구조를 국내 최초로 관측했다고 7일 밝혔다.

이를 통해 기존보다 약 1000배 더 미세한 영역까지 파악하는 데 성공해 더욱 정교한 뉴로모픽 소자 설계가 가능할 것으로 기대를 모으고 있다.

뉴로모픽 소자는 인간 뇌의 구조를 모사해 설계한 차세대 반도체다. 이 소자는 뉴런이 신호를 만들고 시냅스를 통해 다른 뉴런으로 전달하는 방식을 모방해 정보를 처리한다. 또 데이터 처리장치와 저장장치가 서로 정보를 교환하는 고전반도체와 달리, 뉴로모픽 소자는 데이터 저장과 처리를 동시에 수행해 막대한 양의 정보를 적은 전력으로도 빠르게 처리할 수 있다.

뉴로모픽 소자가 최근 급증하는 인공지능(AI)의 전력 소모량을 획기적으로 낮출 혁신기술로 꼽히는 이유다.

마그논은 뉴로모픽 소자를 구현할 유망 소재 중 하나다. KRISS 양자자기센싱그룹은 주파수 영역에서 마그논의 전체 구조를 국내 최초로 관측하는 데 성공했다.

연구진은 VNA 장비를 이용해 기존 알려져 있던 마그논의 주파수영역 주변에 수많은 미세주파수 구조가 존재하는 사실을 알아냈다.

기존 기가헤르츠(GHz) 영역에서만 확인이 가능하던 마그논을 메가헤르츠(MHz) 영역까지 관측하고, 이해할 수 있게 돼 이를 이용한 소자 개발의 새로운 길을 연 것이다.

뉴런 간 연결이 강할수록 뇌의 기능이 활성화되는 것처럼 마그논의 주파수를 미세하게 조정하면 더욱 정교하게 뉴로모픽 소자를 설계할 수 있어 성능을 한층 높일 것으로 기대된다.

또 전기적 방식으로 특정영역의 광자신호를 변환하는 광학적 방식보다 빠르고 간편해 관련 소자 연구개발에 폭넓게 활용될 것으로 보인다.

안경모 초빙연구원은 “마그논은 뉴로모픽 소자 이외에도 양자스핀 큐비트, 양자초고속 연결망, 차세대 고정밀 센서를 구현할 소재로도 주목받고 있다”며 “이번 연구로 확보한 마그논의 구조를 바탕으로 응용소자 개발에 박차를 가할 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 세계적 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다.

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