KAIST, 감각 신경계 모사 인공신경 개발…로봇 손 실증

복잡한 회로 없이 ‘습관화·민감화’ 구현

멤리스터 기반 초소형 로봇 활용 기대

감각 신경계의 습관화 및 민감화 기능 모사가 가능한 새로운 멤리스터 소자의 실물 모습과 설명도. ⓒ한국과학기술원

한국과학기술원(KAIST)은 충남대학교와 공동으로 생명체의 감각 신경계를 모사한 인공 감각 신경계를 개발했다고 15일 밝혔다.

KAIST 전기및전자공학부 최신현 석좌교수, 충남대 반도체융합학과 이종원 교수 공동연구팀은 뉴로모픽 반도체 기반의 감각 신경계 시스템을 개발하고, 이를 로봇 손에 적용해 반응 특성을 실험적으로 입증했다.

사람을 포함한 생명체는 반복되는 자극에는 반응을 줄이고, 위험 자극에는 민감하게 대응한다. 연구팀은 이를 ‘습관화’와 ‘민감화’ 기능으로 설명하며, 이러한 생체 반응을 구현할 수 있는 멤리스터 기반 회로를 개발했다.

기존 멤리스터(Memristor)는 전도도 변화만 구현 가능해 복잡한 생체 반응 구현에는 한계가 있었으나, 연구팀은 하나의 멤리스터 내에 상반된 전도 특성을 가진 층을 형성해 이를 보완했다.

연구팀은 해당 소자를 활용한 인공 감각 신경계를 로봇 손에 적용해 실험을 진행했다. 반복되는 촉각 자극에는 반응을 줄이다가, 전기 충격과 함께 자극이 주어지면 다시 민감하게 반응하는 결과가 확인됐다.

복잡한 소프트웨어나 고성능 프로세서 없이도 생체와 유사한 반응을 구현할 수 있다는 점에서, 에너지 효율이 높은 생체모사 로봇 개발 가능성을 제시한 것으로 평가된다.

박시온 KAIST 연구원은 “초소형 로봇, 군용 로봇, 로봇 의수 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.