- 양자 오류정정은 양자컴퓨팅 구현과 실용화의 핵심 기술 - 획기적인 양자 오류정정 기술로 K-양자컴퓨팅 구축 개발에 기여 디지털 컴퓨터의 성능을 뛰어넘는 양자컴퓨팅 기술의 실용화를 위해서는 오류 문제의 해결이 필수적이다. 양자 연산의 최소 단위인 큐비트에 입력된 정보는 빠르게 손실되며 오류가 쉽게 발생한다. 큐비트에서 발생하는 오류와 제어의 정확도를 아무리 개선해도 시스템 크기와 연산 규모가 커질수록 오류가 누적되며 알고리즘 수행이 불가능해진다. 이를 해결할 방법이 ‘양자 오류정정(Quantum error correction)’이다. 양자기술 글로벌 패권 경쟁이 심화하는 가운데, 양자컴퓨팅 개발을 선도하는 주요 국가와 기업들이 모두 양자 오류정정 기술 개발에 집중하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 양자기술연구단 이승우 박사팀은 세계 최고 수준의 양자 오류정정 기술을 개발하고 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 범용 양자컴퓨터 개발의 글로벌 선두 업체인 사이퀀텀(PsiQuantum)이 최근 개발한 양자 오류정정 기술의 성능을 뛰어넘을 수 있다는 결과도 입증했다. 양자 오류정정이 수행되는 범용 양자컴퓨터의 성능은 최대 결함허용 임계값(Fault-tolerance threshold)으로 평가된다. 이 임계값은 양자컴퓨팅에서 발생하는 오류를 얼마나 잘 보정할 수 있는지를 나타내며 오류정정 기술과 아키텍처 설계가 우수할수록 높은 값을 가진다. 미국의 양자 컴퓨터 개발 업체 사이퀀텀(PsiQuantum)은 광자의 얽힘 자원, 퓨전 기법과 오류정정 기술을 활용한 양자컴퓨팅 아키텍처를 제시하고 이를 기반으로 범용 양자컴퓨팅 하드웨어를 개발하고 있다. 사이퀀텀 방식의 최대 광손실 임계값은 2.7%로 보고됐다. KIST 연구팀이 개발한 새로운 오류정정 기법과 양자컴퓨팅 아키텍처는 이보다 훨씬 뛰어난 성능을 보인다. KIST의 기술은 최대 14%의 광손실 임계값을 달성할 수 있으며, 이는 현재 전 세계에서 가장 높은 수치의 임계값이다. 또한, KIST의 오류정정 기법은 동일한 광자 소모량으로도 사이퀀텀 방식의 기술보다 훨씬 우수한 자원 효율성을 보였다. 이번 연구는 순수 국내 연구진이 이루어낸 성과로, 양자컴퓨팅 분야에서 후발주자인 우리나라가 세계 최고 수준의 핵심 기술을 개발했다는 중요한 의미가 있다. 특히 양자 오류정정 기술은 광자 기반뿐만 아니라 초전도, 이온덫, 중성원자 등을 활용한 양자컴퓨터 개발에서도 필수적인 요소로 전 세계적으로 연구개발 경쟁이 매우 치열한 분야이다. 이번 성과는 우리나라가 미국 등 양자 분야 선도 국가들의 기술을 따라잡고 나아가 앞설 가능성을 보여줬다. 또한, 국내외 특허 출원을 마친 이 성과를 적용하면 독자적인 범용 양자컴퓨팅 시스템을 구축하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다. KIST 이승우 박사는 “반도체 칩 설계 기술과 마찬가지로 양자컴퓨팅도 아키텍처 설계가 중요하다. 1,000개의 큐비트가 있어도 오류정정이 수행되는 구조가 아니면 한 단위의 논리 큐비트 연산도 어렵다”고 강조하며, “양자컴퓨팅의 실용화는 아직 시간이 필요하지만, 그 시기를 조금 앞당기는 데 기여한 연구”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요 사업과 양자기술협력사업(2022M3K4A1094774)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「Physical Review Letters (IF: 8.1 JCR 분야 상위 6.8%)」에 8월 1일 게재*됐다. * (논문명) Encoded-fusion based quantum computation for high thresholds with linear optics [그림 1] 양자 오류정정 퓨전을 활용한 결함허용 퓨전 기반 야자컴퓨팅 아키텍처 [그림 2] 광손실 결함허용 임계값 그래프

- 적은 광자 수를 이용하여 분산된 다중변수를 측정하는 방법 구현 - 양자 현상을 이용해 고전 한계를 뛰어넘는 정확도의 분산형 양자센서 구현 누구나 경쟁이 치열한 콘서트 표 예매나 수강 신청을 앞두고 정확한 시각을 확인하고자 했던 경험이 한 번쯤은 있을 것이다. 만약 서울과 부산의 시간이 조금이라도 차이가 난다면 어느 한 곳은 다른 곳보다 예매나 수강 신청은 성공률이 떨어질 것이다. 멀리 떨어진 장소 사이의 정확한 시각을 공유하는 것은 금융, 통신, 보안 등 데이터 송수신의 정확도와 정밀도 향상이 필요한 우리 일상생활의 전 분야에서 그 중요성이 점점 커지고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 양자정보연구단 임향택 박사팀이 중앙대학교, 한국표준과학연구원, 국방과학연구소, 미국 오크리지 국립연구소 등 국내외 유수 연구기관들과 협력해 적은 자원으로도 공간적으로 분산된 여러 개의 물리량을 표준 양자 한계를 뛰어넘는 높은 정밀도로 측정할 수 있는 분산형 양자센서를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 중첩, 얽힘 등의 양자현상을 이용하면 멀리 떨어진 두 공간의 서로 다른 시계의 시각을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. 마찬가지로 물리량이 하나는 서울에 있고 하나는 부산에 있다고 가정할 때, 서울과 부산에서 각각 물리량을 따로 측정하는 것보다 얽힘 상태를 서울과 부산에서 나누어 가진 후 두 개의 물리량을 동시에 측정한다면 정확도를 더욱 높일 수 있다. 이처럼 양자 센서를 이용하면 고전적인 센서로는 불가능했던 초정밀 측정이 가능할 것이라는 기대가 있는데, 이중 ‘분산형 양자센서’는 넓은 영역에 분산된 여러 개의 변수를 기존의 센서보다 높은 정밀도로 측정할 수 있는 시스템을 말한다. KIST 연구팀은 측정하고자 하는 대상이 넓은 영역에 분포된 상황에서 분산형 양자센싱 시스템을 이용하면 양자역학으로 도달할 수 있는 가장 높은 정밀도로 현상을 측정할 수 있다는 사실을 실험적으로 구현했다. 연구팀은 양자 얽힘 상태인 벨 상태로부터 서로 멀리 떨어져 있는 네 공간에 동시에 존재하는 중첩된 최대 얽힘 상태를 실험적으로 생성한 후, 이를 적용해 양자역학적 정밀도의 한계인 하이젠베르크 한계에 도달했다. 또한 측정하고자 하는 대상보다 광자의 개수가 작은 경우에도 분산형 양자센싱 네트워크를 구현할 수 있는 새로운 프로토콜을 제안하고, 이를 실험적으로 증명했다. 이러한 성과는 적은 자원으로도 공간적으로 분산된 여러 개의 물리량을 표준양자 한계보다 정밀하게 측정할 수 있는 프로토콜을 제안한 것으로서, 산업화를 위한 분산형 양자센싱 기술로 활용이 기대된다. 분산형 양자센서 시스템이 구현돼 복수의 위치에서 발생하는 종합적인 정보수집이 가능해지면 시각 동기화는 물론 초미세 암 발견 등의 진단, 배터리의 불량 측정, 지진 감지, 자기장 측정 등 지금까지와는 달리 새로운 분야에 폭넓게 활용할 수 있다. 가령 세포 간 거리를 서울-부산간 거리가 축소된 상황으로 생각한다면 이는 더욱 정밀한 초미세 암 발견 진단 등에 도움이 될 수 있다. 본 연구를 주도한 KIST 임향택 박사는“적은 자원으로도 표준 양자 한계를 뛰어넘는 측정이 가능한 분산형 양자센싱 핵심원천기술을 선점해 세계 시간 동기화, 초미세 암 발견 등의 실용적인 기술로 뻗어나가기를 기대한다”라고 밝혔다. KIST는 양자센서를 비롯한 양자응용분야에서 세계 최고 수준의 원천기술을 확보하고 산업계에 전파하기 위한 개방형 R&D사업을 수행하고 있으며, 제1저자인 홍성진 중앙대 교수를 비롯해 다양한 산‧학‧연 연구자들과 함께 연구 중이다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 KIST 주요사업 (2E32241) 및 정보통신기획평가원(IITP) 양자센서핵심원천전략기술개발사업 (RS-2023-0022863) 등의 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 국제 학술지 「Nature Communications」 (IF : 16.6, JCR(%) 7.5 %) 에 1월 11일 게재*됐다. * 논문명 : Distributed quantum sensing of multiple phases with fewer photons [그림] 분산형 양자센싱 중앙부에서 양자 상태를 넓은 지역에 분산되어있는 각 노드로 전송하여 위상들의 평균값을 획득

- 단거리/중거리 라이다 (LiDAR) 응용을 위한 고성능 센서 소자 - 실제 반도체 양산 공정 기반으로 개발해 라이다 센서 소자 국산화 기대 라이다 (LiDAR) 센서는 첨단운전자보조시스템 (ADAS) 및 자율주행, AR·VR 등 첨단기술 실현에 없어서는 안 될 기술이다. 특히 AR·VR 기기나 스마트폰에서 사용되는 단거리/중거리용 라이다는 사람 혹은 사물의 모양을 보다 정확히 감지하기 위해 보다 우수한 거리 분해능이 요구되기 때문에 더욱 우수한 타이밍 지터 (Timing Jitter) 성능을 갖는 단일광자 검출기가 필요하다. 라이다는 발신부에서 방출한 광자가 물체에 부딪힌 후 반사되어 수신부에 다시 도달하는 시간을 계산하는 방식으로 거리를 측정하고 3D 입체 이미지를 생성한다. 수신부의 단일광자 검출기가 광신호를 전기 신호로 변환하는 과정에서 발생되는 검출 시간의 미세한 차이를 ‘타이밍 지터’라고 하며, 이 지터 값이 작을수록 더욱 정확하게 물체를 인식할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 차세대반도체연구소 이명재 박사팀이 40nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 mm 수준으로 물체를 식별할 수 있는 ‘단광자 아발란치 다이오드(SPAD)’를 개발했다고 밝혔다. 단광자까지 검출 가능한 초고성능 센서 소자인 SPAD는 그 개발 난이도가 매우 높아 현재까지 일본의 Sony만이 90nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD 기반 라이다 제품화에 성공해 애플 제품에 공급하고 있다. Sony의 SPAD는 학계에서 보고된 후면조사형 단광자 아발란치 다이오드 보다 우수한 효율 특성을 갖는다는 특징이 있지만 약 137~222ps의 타이밍 지터 성능을 보여 단거리/중거리 라이다 응용에서 요구되는 사용자 구분, 제스처 인식 및 사물의 정확한 형태 인식을 구현하기에 부족했다. KIST가 개발한 단광자 센서 소자는 타이밍 지터 성능을 56ps로 2배 이상 크게 향상시켰으며, 거리 분해능 또한 약 8mm 수준까지 향상돼 단거리/중거리용 라이다 센서 소자로서의 활용 가능성이 매우 높다. 특히 SK 하이닉스와의 공동연구를 통해 양산용 반도체 공정인 40nm 후면조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD를 개발했기 때문에 즉각적인 국산화 및 제품화가 가능할 것으로 기대된다. KIST 이명재 책임연구원은 “반도체 라이다 및 3D 이미지센서의 핵심 원천기술로 상용화될 경우 우리나라의 전략 산업인 메모리반도체에 더해 차세대 시스템반도체에서도 경쟁력을 크게 강화할 수 있을 것”이라고 기대했다. 한국과학기술연구원의 미래원천차세대반도체기술개발사업 및 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 원천기술개발사업으로 수행된 이번 연구성과는 12월 9일부터 13일까지 미국 샌프란시스코에서 열린 국제전자소자학회 「International Electron Devices Meeting 2023 (IEDM 2023)」에서 12월 12일 발표되었다. IEDM은 SK하이닉스, 삼성전자, 인텔 등 주요 글로벌 반도체 기업도 참석하며 반도체 분야 산학연 전문가들이 모이는 최고 권위의 학회다. * 발표명 : Back-Illuminated SPAD in 40 nm CIS Technology Achieving 56 ps Timing Jitter With 15 V Breakdown Voltage for Short/Mid-Range LiDAR Applications [그림 1] 단광자 아발란치 다이오드(SPAD)의 간략화된 단면 SK하이닉스 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정에서 개발된 KIST 단광자 아발란치 다이오드 [사진 1] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)에서 개발한 초고성능 센서소자가 삽입된 반도체 칩 [사진 2] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)에서 개발한 센서소자 칩을 측정 평가하는 모습 [사진 3] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab) - 이번 연구를 주도한 (왼쪽에서 네번째) 이명재 책임연구원, (왼쪽에서 다섯번째) 박은성 학생연구원 [사진 4] KIST 박은성 학생연구원(제1저자)이 IEDM 2023(International Electron Devices Meeting 2023)에서 구두 발표를 진행하고 있는 모습

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 10 나노미터 이하 크기인 양자점 안에 전자상태 저장 및 조절 기술 개발 - 서로 다른 양자점의 전자상태를 빛으로 조절하여 광 뉴로모픽 기술로 확대 오늘날 우리는 데이터의 홍수 시대에서 살고 있다. 쏟아지는 데이터를 저장하고 처리하기 위해 주요 기업들이 운영하는 데이터 센터는 막대한 전력을 사용하기 때문에 환경 오염의 주범으로 불리고 있다. 이러한 상황을 타개하고자 전력 소비는 낮추고 연산 속도는 향상시킨 다진법 컴퓨팅 시스템이 연구되고 있으나, 기존 이진법 컴퓨팅 시스템과 마찬가지로 전기 신호로 작동하기 때문에 막대한 데이터 처리 수요를 감당하기에는 역부족이다. 이런 가운데 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 황도경 박사와 대구경북과학기술원 (DGIST, 총장 국양) 에너지공학과 이종수 교수 공동연구팀이 새로운 0차원-2차원 반도체 인공접합 신소재를 개발하고, 빛으로 작동하는 차세대 메모리 효과를 관찰했다고 밝혔다. 다진법 컴퓨터의 연산부와 저장부 간의 데이터를 전기 신호가 아닌 빛을 활용해 전송하면 처리 속도를 획기적으로 높일 수 있다. 연구팀은 셀레늄화 카드뮴 (CdSe)의 표면에 황화아연 (ZnS)을 입힌 코어쉘 (core-shell) 구조의 양자점과 몰리브덴황 (MoS2) 반도체를 접합시킨 0차원-2차원 반도체 인공접합 신소재를 제작했다. 이 신소재를 이용하면 10nm 이하 크기의 양자점 안에 전자 상태를 저장하고 조절할 수 있다. 셀레늄화 카드뮴 코어에 빛을 가하면 일정량의 전자가 몰리브덴황 반도체로 흘러나오고, 정공을 코어 안에 가두는 과정을 통해 전도성을 갖게 된다. 셀레늄화 카드뮴 내부의 전자대 (electron state) 또한 양자화되어있다. 간헐적 빛 펄스로 전자대역에 전자들을 차례로 가두어 발생하는 전계효과를 통해 몰리브덴황의 저항 변화를 유도하고, 빛 펄스 횟수에 따라 계단형으로 저항이 바뀌게 된다. 이 과정을 통해 0과 1 상태만 존재하는 기존 메모리와 달리 0과 10 이상의 상태를 나누고 유지할 수 있게 된다. 또한 황화아연 쉘은 인접한 양자점끼리의 전하 누설을 방지해 단일 양자점 하나하나가 메모리 기능을 하도록 돕는다. 기존의 0차원-2차원 반도체 인공접합 구조에서는 양자점이 단순히 광센서의 신호를 증폭하는 역할에 그친 것과 비교해 연구팀이 개발한 양자점 구조는 플로팅게이트 메모리 구조를 완벽하게 모방하여 차세대 광메모리로의 활용 가능성을 확인했다. 연구팀이 다진법 메모리 현상의 효과성을 CIFAR-10 데이터셋을 이용한 신경망 모델링으로 검증한 결과 91%의 인지율을 달성했다. KIST 황도경 박사는 “이번에 개발된 다진법 광메모리 소자는 기존 실리콘 반도체 소자의 미세화·고집적화로 인해 발생하는 기술적 한계가 실용화를 어렵게 했던 인공지능 시스템 등 차세대 시스템 기술의 산업화를 앞당기는데 기여할 것”이라고 전망했다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 중견연구자지원사업과 KIST 주요사업으로 수행되었으며, 연구결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials(IF: 29.4)에 게재되었다. * (논문명) Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters [그림 1] 2D-0D 하이브리드 광메모리 소자 [그림 2] 본 연구에서 구현된 2D-0D 하이브리드 표면 전자 현미경 사진(왼쪽 위), 광펄스에 의해 생성된 메모리 특성(오른쪽 위), 다중 광펄스에 의해 생성된 다진법 메모리 특성 (아래) ○ 논문명: Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.07.19. ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202303664 ○ 논문저자 - 나현수 박사후연구원(제1저자/한국과학기술연구원) - 김태욱 학생연구원(제1저자/한국과학기술연구원) - Derrick Allen Taylor 학생연구원(제1저자/대구경북과학기술원) - 이종수 교수(교신저자/대구경북과학기술원) - 황도경 책임연구원(교신저자/한국과학기술연구원)

- 인간 시각과 유사한 감지 능력을 가진 신경 스페로이드 생산 - 색을 구분하여 빛 정보를 신경신호로 전달하는 생체 디바이스 사고에 의한 시각 손상, 황반변성, 당뇨성 등의 망막 질환으로 시각을 잃은 사람들에게 ‘인공 망막’ 기술은 새로운 희망이 되고 있다. 인공 망막 연구는 실제 인체에 적용하기 전 실험동물에 망막 질환이 발생하도록 유도한 후 인공 망막 기술의 효과성을 검증하는 과정을 거친다. 그런데 이 과정에서 적지 않은 연구비가 쓰이고, 냄새나 소리 등 시각 이외의 감각 정보로 인한 쥐 행동의 변화를 인공 망막에 의한 것으로 오인하는 등 예상치 못한 실험적 변수들이 발생하기도 한다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 센서시스템연구센터 김재헌 박사, 송현석 박사팀과 뇌융합기술연구단 김홍남 박사팀이 생체 외 세포 실험을 통해 인간과 같은 수준의 시각 기능을 갖는 인공 광수용체를 제작하고, 이 인공 광수용체에서 빛을 받아 생산된 전기적 신호를 다른 신경세포로 전달하는 인공 시각회로 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. 인간의 망막은 원추세포와 간상세포로 이루어져 있다. 원추세포는 빨강, 초록, 파란색 세 가지 색감을 구분하는 광수용체 단백질을 생산하고, 간상세포는 명암을 구분하는 광수용체 단백질을 생산한다. 인간의 눈은 외부에서 들어온 빛이 망막에서 맺혀 상을 형성하면, 시신경을 통해 뇌로 전달하는 과정을 통해 사물을 본다. 기존의 인공 망막 연구는 단일 신경세포에 전자천공법을 사용하거나 바이러스-유전자를 주입하는 방식을 사용했으나, 인공적으로 광수용체 단백질을 발현시키기 전에 신경세포가 기능을 잃거나 괴사하는 문제가 있었다. KIST 연구진은 신경세포의 기능성과 생존력을 높인 스페로이드 (spheroid)라는 세포 군집을 광수용체 발현을 위한 플랫폼으로 이용함으로써 세포 간 상호작용을 증대하여 안정적으로 인공 광수용체 단백질을 발현시키는 데 성공했다. 기존에는 2차원 세포배양 시 광수용체 단백질을 주입했을 때 50% 이하의 신경세포들만 생존했다면, 신경 스페로이드를 활용하면 80% 이상의 높은 생존율을 가지게 된다. KIST 연구진은 명암을 구분하는 로돕신(~490nm)과 색 구분을 위한 청색 옵신(~410nm) 단백질을 발현하여 각각 청색과 녹색에서 선택적인 반응성을 가지는 스페로이드를 제작했다. 연구진이 제작한 스페로이드는 사람의 눈이 인식하는 색과 동일한 파장에서 반응을 일으켰다. 그 후 눈을 모사한 광반응성 신경 스페로이드와 뇌를 모사한 일반 신경 스페로이드를 연결한 디바이스를 제작하고, 일반 스페로이드까지 신경전달이 확장되는 과정을 형광 현미경을 통해 포착하는 데 성공했다. 즉, 인간의 뇌가 어떤 과정에 의해 망막에서 발생한 신호를 다른 색으로 인지하는지 탐색이 가능한 시각신호 전달 모델을 만든 것이다. KIST 김재헌 박사는 “인공 광수용체의 시각신호 전달 가능성을 다각적으로 검증함으로써 동물실험 의존을 줄이고 연구비용을 절감할 수 있는 플랫폼”이라며, “앞으로 인간이 볼 수 있는 모든 색을 인식할 수 있는 스페로이드를 생산해 시각 관련 질환 및 치료에 대한 테스트 키트로 발전시킬 계획”이라고 밝혔다. 해당 연구는 KIST 내 부서 간 융합연구를 통해, 도전적이고 인류에 공헌하는 기술 개발을 목표로 하는 그랜드 챌린지(GRaND Challenge) 사업을 통해 개발되었다. 연구팀은 향후 사람의 망막 기능을 대체할 수 있는 인공 시스템 개발을 목표로 연구를 진행하고 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 「Advanced Materials」에 게재되었다. [그림 1] 광반응성 신경세포 스페로이드 기반 눈-뇌 인간 시각 모사 모델 눈과 시신경, 뇌로 이어지는 사람의 시각 시스템을 하나의 디바이스안에 광반응성-신경세포(photospheroid) 스페로이드를 활용하여 모사한 모델을 제작함. 신경세포 안에 인간 광수용체 옵신 단백질을 생산하여 빛에 대한 반응성을 기능추가 하였고, 디바이스 안에 일반-신경세포(intact spheroid)와 배치하여 신경네트워크를 형성하였음. 왼쪽 광반응성-신경세포에 빛으로 자극하면, 신경돌기를 따라 일반-신경세포로 신경신호가 전달됨. ○ 논문명: Eye-mimicked neural network composed of photosensitive neural spheroids with human opsin proteins ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.06.28. ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202302996 ○ 논문저자 - 김재헌 책임연구원 (교신저자 / KIST 첨단소재기술연구본부 센서시스템연구센터) - 김홍남 책임연구원 (교신저자 / KIST 뇌과학연구소 뇌융합기술연구단) - 송현석 책임연구원 (교신저자 / KIST 첨단소재기술연구본부 센서시스템연구센터) - 박병호 선임연구원 (제1저자 / KIST 첨단소재기술연구본부 센서시스템연구센터) - 방석영 교수 (제1저자 / 동국대학교 의생명공학과) * * 연구 수행 당시, KIST 뇌과학연구소 뇌융합기술연구단 소속 박사후연구원 - 황경섭 박사과정 (제1저자 / /KIST 뇌과학연구소 뇌융합기술연구단) - 차연경 박사후연구원 (제1저자 / KIST 첨단소재기술연구본부 센서시스템연구센터)

- 그래핀과 반도체 퀀텀닷을 결합한 혼합차원소재로 상온 발광효율 8배 증가 - 디스플레이 소비전력을 획기적으로 낮춘 친환경 소재로 개발 기대 최근 증강현실(AR) 및 가상현실(VR) 용 헤드마운트 디스플레이, 스마트 워치 등 차세대 전자제품에 사용되는 LED의 해상도를 높이기 위해 점점 작은 발광소자가 개발되고 있다. 하지만 소자의 크기가 작아질수록 부피 대비 표면적이 늘어나기 때문에 표면에서 손실되는 전자들이 많아지면서 발열이 발생하고 에너지 효율이 떨어지는 문제가 발생한다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 정대환 박사팀이 2차원 소재인 그래핀과 0차원 소재인 퀀텀닷(Quantum dot, 양자점)을 결합한 혼합차원소재를 개발하여 상온 발광효율이 8배까지 증가된 발광 소재를 개발했다고 밝혔다. 그래핀은 1 나노미터(nm) 보다도 얇은 원자층으로 이루어져 있으면서 표면이 화학적으로 매우 안정적이기 때문에 에너지 손실이 적어 고효율 재료로 사용될 수 있다. 퀀텀닷은 이름처럼 점과 같은 작은 크기로 많은 전자를 효과적으로 가두어둘 수 있으므로 발광효율이 높다. 혼합차원 이종구조는 여러 차원의 나노소재에서 나타나는 특성들을 결합해 새로운 물성을 나타낼 수 있기 때문에 최근 광검출기, LED, 레이저 등 다양한 분야에서 주목받고 있다. KIST 연구팀은 고효율 발광 특성을 얻어내기 위해, 그래핀의 2차원 소재에 대한 표면 안정성과 퀀텀닷의 전자 구속력 특성을 결합한 혼합차원 이종구조를 활용했다. 연구팀은 분자 단위로 초정밀 합성이 가능한 분자빔 성장 방법을 이용해 0차원 구조를 가진 그래핀-퀀텀닷 혼합차원 소재를 합성하고, 개발한 혼합차원 소재를 광루미네선스(Photoluminescence)로 분석해 발광효율이 기존 연구결과 대비 최대 8배까지 증가한 것을 확인했다. 이러한 발광효율 향상 효과는 그래핀과 퀀텀닷의 거리가 가까울수록 서로의 상호작용이 강해져 더욱 커졌다. KIST 정대환 박사는 “이번 연구성과는 마이크로 LED와 같이 발광소자의 크기가 작아질수록 소자 효율이 줄어드는 스케일링(scaling) 문제점의 한계를 극복하는 방안이 될 것”이라며, “디스플레이 소비전력을 획기적으로 낮추어 글로벌 에너지 절감에 기여하는 소재로 개발이 기대된다”고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 개인기초연구, 나노소재기술개발사업과 KIST 미래원천연구사업으로 수행되었으며, 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘Nano Letters(IF: 12.262, JCR(%): 7.764)’에 게재됐다. [그림 1] 2차원 소재인 그래핀과 0차원 소재인 퀀텀닷을 융합한 혼합차원소재를 보여준다. 퀀텀닷은 분자빔 성장을 통해서 합성된다. 화학기상증착법을 통해서 합성된 그래팬은 전사되어 퀀텀닷 소재와 융합된다. ○ 논문명: Graphene/III–V Quantum Dot Mixed-Dimensional Heterostructure for Enhanced Radiative Recombinations via Hole Carrier Transfer ○ 게재일: 2023.04.07. ○ DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00321 ○ 논문저자 - 퀀 낫 당 렁 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 라파엘 추 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 정대환 선임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단)

- 땀 유량과 이온 농도를 스파이크 신호로 변환, 처리하는 땀센서 패치 개발 - 장시간 땀 모니터링을 위한 구동 시간 및 에너지 문제를 파격적으로 해결 사람이 흘리는 땀에는 혈액의 대사물질, 이온 농도 그리고 영양분과 같은 화학 정보가 포함되어 있어 웨어러블 센서를 통해 이를 모니터링하면 채혈과 긴 검사 시간 없이 비침습적인 방법으로 건강 상태를 확인할 수 있다. 예를 들어, 땀의 양과 이온 농도를 측정하면 사람들이 신체활동 중 적절한 수분과 나트륨을 유지하는데 도움을 줄 수 있고, 과도한 발한 증상을 확인하여 저혈당 쇼크를 사전에 예방할 수도 있다. 하지만, 웨어러블 땀 센서 패치는 실시간 연속 데이터 무선 전송으로 인한 대량의 중복 데이터가 생성되고, 상당한 에너지를 소비하므로 이를 실용화하기 위해 필요한 충분한 작동 시간을 확보하기 어려웠다. KIST(한국과학기술연구원, 원장 윤석진)은 스핀융합연구단 이현정 책임연구원과 한양대학교 기계공학과 곽노균 교수 연구팀이 감각뉴런의 효율적인 정보처리 방식을 모사함으로써 에너지 효율을 파격적으로 향상시키고, 24시간 이상 작동 가능한 웨어러블 땀 센서 패치를 개발했다고 밝혔다. 인간의 감각 뉴런은 외부자극을 받으면 이를 스파이크 (spike) 형태로 변환하여 정보를 주고받는다. 외부자극의 세기가 강할수록 빠른 주파수의 스파이크 신호가 만들어진다. 뉴런의 이러한 이벤트 기반 스파이크 신호 처리방식은 복잡하고 방대한 외부 자극 데이터를 효율적이면서도 신속하고 정확하게 처리할 수 있도록 한다. 인간의 감각 뉴런처럼 사용자의 건강지표와 관련하여 중요한 이벤트가 발생한 경우에만 데이터를 전송하는 “이벤트 기반 무선 모니터링” 방식을 적용한다면 무선 모니터링의 에너지 소비 문제를 해결할 수 있다. 연구팀은 감각 뉴런의 ‘스파이크 신호’ 기반 무선 웨어러블 땀 센서 패치를 개발하고 이벤트 기반 무선 모니터링을 통해 획기적으로 에너지 소비를 줄이는 기능을 임상시험을 통해 시연하였다. 땀 센서는 원뿔 형태의 개방형 수직 땀 채널 상단에 땀 제거 층이 결합되어 채널에 차오르는 땀을 순간적으로 제거할 수 있는 구조로 되어있다(그림 2). 땀 채널 내벽에는 한 쌍의 전극이 있어 땀이 차오르고 제거되는 과정을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 땀이 차오르면 전기적 신호가 증가하다가 땀이 순간적으로 제거되면서 급격히 감소하게 되고, 이러한 과정이 반복되면서 스파이크 형태의 신호가 만들어진다. 스파이크 신호의 주파수와 진폭을 통해 땀을 배출하는 속도와 땀 이온 성분의 농도에 관한 정보를 파악할 수 있다. 또한 채우고 비우기를 반복하는 과정을 통해 땀 센서는 장기간 연속적으로 작동할 수 있으며, 새로 분비된 땀이 이전 땀과 혼합되지 않으므로 정확한 정보를 전달할 수 있다. 연구팀은 실험을 통해 이벤트 기반 데이터 전송 방식의 에너지 소비가 연속 데이터 전송 에너지 소비의 0.63%에 불과하며, 개발한 웨어러블 땀 센서 패치가 24시간 이상 연속으로 작동할 수 있음을 입증하였다. 또한 임상시험을 통해 실제 운동 상황에서 다양한 피부 영역의 땀으로부터 정보를 성공적으로 얻을 수 있었다. 이번 연구결과는 장기간의 땀 모니터링을 가능하게 하여 야간 저혈당 쇼크 및 심장 마비와 같은 급성 질병 또는 그 전조 증상을 감지하는 데 사용될 수 있다. 또한 다른 유형의 피부 부착 센서 및 새로운 컴퓨팅 기술과 결합한다면 보다 에너지 효율적이고 지능적인 디지털 건강관리가 가능할 것으로 기대된다. 본 연구는 삼성미래기술육성사업과 과학기술정보통신부(장관 이종호) 중견연구자지원사업으로 수행되었으며, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’ (Nature Communication, IF=17.694, JCR 분야 상위 7.432%)에 Editors’ highlights 논문으로 게재되었다. * (논문명) An epifluidic electronic patch with spiking sweat clearance for event-driven perspiration monitoring - (제 1저자) 한양대학교 김상하 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박성진 인턴연구원 - (제 1저자) 한양대학교 최진아 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 황원섭 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이현정 책임연구원 - (교신저자) 한양대학교 곽노균 부교수 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1038/s41467-022-34442-y [그림 설명] [그림 1] 생물학적 감각 뉴런과 개발된 땀 센서 패치의 외부 자극에 대한 스파이크 인코딩 모식도 [그림 2] 개발된 땀 센서 패치의 구조 및 작동 원리 (위 그림). 땀 센서 패치를 활용한 스파이크 이벤트 기반 무선 땀 모니터링 임상연구결과 (아래 그림).

- 원자층 수준으로 얇은 2차원 신소재 활용 - 인간의 시냅스처럼 낮은 에너지로 동작하는 반도체 소자 개발 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 인공뇌융합연구단 곽준영 박사 연구팀이 한국과학기술원(KAIST) 강기범 교수팀 및 한국화학연구원(KRICT) 정택모 박사팀과의 공동연구를 통해 새로운 원소 구성비의 2차원 절연체 신물질 합성 기술과 이러한 신소재를 활용한 고성능 및 저전력 인공 시냅스 반도체 소자를 개발했다고 밝혔다. 최근 동영상과 이미지 데이터의 비중이 증가하면서 비정형 데이터의 처리가 미래의 인공지능(AI) 시스템 개발에 있어서 핵심 요소로 주목받고 있다. 이에 따라 현재 널리 쓰이는 폰 노이만 컴퓨팅 구조의 과도한 전력 소모와 제한된 정보 처리 성능을 극복하기 위해, 고효율·저전력으로 정보 처리 및 학습을 할 수 있는 “뉴로모픽 (Neuromorphic) 시스템”이 차세대 반도체 시스템으로 부상하고 있다. 뉴로모픽 시스템은 인간의 뇌를 모사해 전력소모를 줄이면서 컴퓨팅 성능을 높인다. 이를 구현하기 위해서는 입력 신호에 따라 뉴런 간의 연결 강도를 조절하는 “시냅스(synapse)”를 정밀하게 모사할 수 있는 고성능 차세대 반도체 소자의 개발이 요구된다. 현재 주로 이용되는 실리콘 기반의 반도체 소자는 생물학적 시냅스와 비교해 에너지 소모가 크고, 실제 신경계와 유사한 고집적 시스템을 모사하기엔 물리적으로 한계가 있다. 이런 이유로 산화물 및 유·무기물 등 재료 자체의 성질을 응용하여 고성능의 인공 시냅스 소자를 구현하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 함께 새롭게 부상하고 있는 2차원 소재는 원자 수준으로 두께가 매우 얇아 반도체 소자의 고집적화에 큰 강점이 있을 뿐만 아니라, 2차원 물질 자체의 고유한 특성으로 인해 빠른 스위칭 속도 및 전하 이동속도 등 기존 실리콘 소재 대비 우수한 성능을 가지고 있다. 본 공동 연구진은 2차원 절연체 신물질과 2차원 반도체의 이종접합 구조를 기반으로 한 시냅스 소자를 개발하여 작은 에너지에서도 효율적으로 전자가 이동할 수 있도록 만들었다. 이러한 물리적 특성을 활용해 균일한 시냅스 연결 강도 변화를 보이며 실제 인간의 시냅스 소모 에너지와 유사한 약 15 fJ의 에너지로 동작하는 인공 시냅스 소자를 개발하는 데 성공했다. 또한, 외부 자극의 횟수와 세기에 따라 시냅스의 연결 강도를 단시간 또는 장시간으로 유지하도록 만들 수 있어, 인간의 뇌 기능을 더욱 정밀하게 모사할 수 있게 되었다. 연구진은 개발한 고성능 2차원 인공 시냅스 소자를 기반으로 인공지능 학습을 시도하였고, 손글씨 숫자 이미지 데이터 (MNIST)의 분류 정확도가 약 88.3%로 실제 뉴로모픽 시스템으로의 응용 가능성을 확인했다. KIST 곽준영 박사는 “차세대 반도체 개발에 있어 실리콘의 대체재로 사용될 수 있는 고효율 신소재 연구의 중요성이 커지는 가운데, 본 연구에서 제시한 2차원 절연체 신물질과 반도체의 이종접합 구조를 기반으로 한 시냅스 소자는 두뇌의 동작 원리를 정밀하게 모사할 수 있는 고차원의 뉴로모픽 하드웨어를 구현하는 측면에서 우수한 경쟁력을 가질 수 있다”고 의의를 평가했다. 이번 연구는 KIST 기본연구사업, 한국연구재단 차세대지능형반도체 기술개발사업, 정보통신기획평가원 신개념 PIM반도체 선도기술개발사업 등의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 국제 저명 학술지인 ‘Advanced Materials’ (IF: 32.086) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Large Memory Window of van der Waals Heterostructure Devices Based on MOCVD-Grown 2D Layered Ge4Se9 - (공동 제 1저자) 한국과학기술연구원(KIST) 노기창 학생연구원 - (공동 제 1저자) 한국과학기술원(KAIST) 송화영 학생 - (공동 제 1저자) 한국화학연구원(KRICT) 최희낭 연구원 - (공동 교신저자) 한국과학기술연구원(KIST) 곽준영 책임연구원 - (공동 교신저자) 한국과학기술원(KAIST) 강기범 부교수 - (공동 교신저자) 한국화학연구원(KRICT) 정택모 책임연구원 그림설명 본 연구진에서 개발한 2차원 신소재 기반 인공 시냅스 소자의 저전력ㆍ고성능 인공 시냅스 특성 (왼쪽) 및 이미지 분류 학습 정확도 테스트 (오른쪽) [그림 1] 본 연구진에서 개발한 2차원 신소재 기반 인공 시냅스 소자의 저전력ㆍ고성능 인공 시냅스 특성 (왼쪽) 및 이미지 분류 학습 정확도 테스트 (오른쪽)

- 인공 시냅스 소자의 성능 극대화할 핵심 변수 발견 - 차세대 뉴로모픽 시스템 개발 청신호 “인공지능·빅데이터 처리 분야 활용 기대” 인간의 뇌를 모사하는 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템 기술은 기존 폰노이만 컴퓨팅 방식의 과도한 전력 소모 등의 한계를 타개하기 위해 대두되었다. 뉴런이 스파이크 신호를 발생시키면 시냅스를 통해 다른 뉴런으로 신호가 전달되는 두뇌 정보 전달 방식을 반도체 소자에 구현하기 위해서는 시냅스의 다양한 연결 강도를 표현할 수 있는 고성능 아날로그 인공 시냅스 소자가 필요하다. 그러나 인공 시냅스로 많이 사용되는 기존 저항 변화 메모리 소자의 경우, 저항 변화를 위해 필라멘트를 성장시킴에 따라 전계의 크기가 커지고 이는 다시 급격한 필라멘트 성장을 만드는 피드백 현상이 발생한다. 이 때문에 필라멘트 타입에서는 아날로그적인(점진적인) 저항변화를 유지하면서 큰 가소성을 구현하기 어렵다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 인공뇌융합연구단 정연주 박사팀이 뉴로모픽 반도체 소자인 멤리스터 소자의 고질적 문제점인 아날로그 시냅스 특성 구현, 가소성 확보 그리고 정보 보존성의 한계를 동시에 해결하여 고성능·고신뢰성 뉴로모픽 컴퓨팅이 가능한 인공 시냅스 반도체 소자를 개발했다고 밝혔다. KIST 연구진은 기존 뉴로모픽 반도체 소자의 성능을 저해하는 작은 시냅스 가소성을 해결하기 위해 활성 전극 이온의 산화환원 특성을 미세 조절하였다. 이후, 다양한 전이 금속들을 시냅스 소자에 도핑하여 활성 전극 이온의 환원 확률을 조절하였다. 그 결과 이온의 높은 환원 확률이 고성능 인공 시냅스 소자를 개발할 수 있는 핵심 변수 중 하나임을 발견하였다. 이를 바탕으로 연구진은 이온의 환원 확률이 높은 티타늄 전이 금속을 기존 인공 시냅스 소자에 도입하여, 시냅스의 아날로그 특성을 유지하면서도 소자의 가소성이 생물학적 뇌의 시냅스(고저항과 저저항의 차이 약 5배) 대비 약 50배 향상된 고성능 뉴로모픽 반도체를 개발하였다. 또한, 도핑된 티타늄 전이 금속의 높은 합금 형성 반응으로 인해 기존 인공 시냅스 소자 대비 정보 보존성이 최대 63배 이상 증가하여 시냅스 장기 강화(long-term potentiation)·장기 약화(long-term depression)와 같은 뇌 기능을 더욱 정밀 모사할 수 있게 되었다. 연구진은 개발한 인공 시냅스 소자를 활용하여 인공신경망 학습패턴을 구현하고, 이를 기반으로 인공지능 이미지 인식 학습을 시도하였다. 그 결과, 에러율이 기존 인공 시냅스 소자 대비 60% 이상 감소하였으며, 손글씨 이미지 패턴(MNIST) 인식 정확도 또한 69% 이상 증가하였다. 연구팀은 이렇게 향상된 인공 시냅스 소자를 통해 고성능 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템의 실현 가능성을 확인하였다. KIST 정연주 박사는 “본 연구는 기존 시냅스 모방 소자의 가장 큰 기술적 장벽이었던 시냅스 동작 범위와 정보 보존성을 획기적으로 개선한 연구이다.”라고 밝히며 “개발된 인공 시냅스 소자에서는 시냅스의 다양한 연결 강도를 표현하기 위한 소자의 아날로그 동작 영역이 극대화되었기 때문에 뇌 모사 기반 인공지능 컴퓨팅 성능이 한 차원 높아질 것”으로 기대했다. 또한 “후속 연구에서는 개발된 인공 시냅스 소자 기반 뉴로모픽 반도체 칩을 제작해 고성능 인공지능 시스템을 구현하여 국내 시스템·인공지능 반도체 분야의 경쟁력을 더욱 높일 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제 저명 학술지인 ‘Nature Communications’ (IF: 17.694) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Cluster-type analogue memristor by engineering redox dynamics for high-performance neuromorphic computing - (제 1저자) 한국과학기술연구원 강재현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 정연주 선임연구원 그림 설명 [그림 1] 본 연구에서 개발한 인공 시냅스 소자 (왼쪽) 구조, (가운데) 동작 원리 및 (오른쪽) 특성 [그림 2] 인공 시냅스 소자를 이용한 시각정보 처리기술 예시 (소자 성능 개선으로 60% 이상 에러율 감소 확인) [그림 3] 논문 컨셉 이미지