부산대 심현석 교수팀, 사람 망막 닮은 차세대 이미저 개발

보고·처리·기억 동시에 구현
저전력 AI 비전 기술 가능성 제시

부산대 심현석 교수. 사진ㅣ부산대학교

인더뉴스 제해영 기자ㅣ부산대학교 국제공동연구팀이 사람 눈의 망막 구조를 모사해 빛을 감지하는 동시에 신호를 증폭하고 기억하는 차세대 이미지 센서를 개발했습니다.

부산대 전기전자공학부 심현석 교수 연구팀은 인간의 시각 경로처럼 ‘보고-처리하고-기억하는’ 기능을 하나의 구조에서 동시에 수행하는 캐스케이드 뉴로모픽 이미저를 구현했다고 20일 밝혔습니다.

이번 기술은 기존 카메라 센서가 촬영과 처리, 기억 기능이 분리돼 발생하던 데이터 병목과 전력 소모 문제를 근본적으로 개선할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다.

연구팀은 실리콘 태양전지와 전해질 기반 시냅스 트랜지스터를 직렬로 연결한 캐스케이드 광전자 시냅스 구조를 적용했습니다. 이 구조는 태양전지가 빛을 전기 신호로 변환하는 동시에 신호가 자연스럽게 증폭돼 하부 시냅스 트랜지스터로 전달되는 방식입니다.

이를 통해 인간 망막에서 나타나는 시냅스 촉진과 유사한 시간적 누적 효과를 소자 단계에서 구현하는 데 성공했습니다. 특히 짧은 시간 간격으로 자극이 반복될수록 신호가 강화되는 PPF 특성이 자연스럽게 구현돼 별도의 복잡한 연산 없이도 신호 전처리가 가능합니다.

연구팀은 이 구조를 다수 집적하고 키리가미 구조 설계를 적용해 사람 눈과 유사한 곡률을 지닌 곡면형 뉴로모픽 이미저를 제작했습니다. 실험 결과 해당 이미저는 빛 감지와 동시에 신호 전처리와 기억 기능을 안정적으로 수행하는 것으로 확인됐습니다.

이는 인공지능 비전 시스템에서 요구되는 데이터 이동량을 획기적으로 줄이고 저전력·고효율 처리를 가능하게 할 것으로 기대됩니다. 이번 기술은 차세대 인공지능 카메라와 자율주행 차량, 로봇 비전, 인간-기계 인터페이스, 인공 시각 보조 기술 등 다양한 분야로의 확장이 가능할 전망입니다.

연구에는 한국을 비롯해 미국과 중국, 홍콩 등 글로벌 연구진이 참여해 국제공동연구로 수행됐습니다. 심현석 교수는 "이번 연구가 인간의 시각 시스템을 닮은 전자 플랫폼 구현에 한 걸음 더 다가간 성과"라고 설명했습니다.

이번 연구 논문은 세계적인 학술지 네이처의 자매지인 네이처 일렉트로닉스 온라인판 2026년 1월 7일자에 게재됐습니다.

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