[HBN뉴스 = 한주연 기자] 세종대학교(총장 엄종화)는 반도체시스템공학과 김희동 교수 연구팀이 재료과학 분야 최상위 국제 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에 연구 논문을 게재했다고 24일 밝혔다. 

이번 연구에는 김희동 교수의 지도 아래 황찬민 석사과정생이 1저자로 참여했으며, 장유성 석사과정생과 채명수 동경대 박사과정생이 공동 주저자로 함께 연구를 수행했다. 

 상단 이미지는 생물학적 통각 신호 생성 및 전달 메커니즘. 하단은 생물학적 통각 수용체의 막 전위 역학과 일치하는 전도도 변조 특성을 나타내는 인공 통각 수용체 [자료=세종대학교]
논문이 게재된 ‘Advanced Functional Materials’는 세계적인 학술 출판사 Wiley가 발행하는 SCI급 국제 학술지로, 피인용지수 19.0, JCR 상위 4.5%에 해당한다. 

 

신소재, 나노기술, 화학, 물리 등 다양한 분야를 아우르며 첨단 기능성 재료에 관한 혁신적인 연구 성과를 다루는 권위 있는 학술지로 평가받고 있다.

논문 제목은 "Temperature-Modulated Threshold Response in a Volatile Memristor: Toward a Biomimetic Polymodal Nociceptive System"으로, 이번 연구에서는 인간의 통각 수용체(Nociceptor)를 모방해 외부 온도 변화에 따라 반응 임계값이 조절되는 차세대 ‘휘발성 멤리스터(Volatile Memristor)’ 소자 기술을 선보였다.

실제 생물학적 통각 시스템에서는 온도 변화에 따라 기계적 자극에 대한 반응 역치가 변화하는데, 예를 들어 염증이나 열 자극이 존재할 때 동일한 기계적 자극에도 더 민감하게 반응하는 현상이 나타난다. 연구팀은 이러한 생체 감각의 조절 메커니즘을 전자 소자에서 구현하기 위해, 온도에 따라 스위칭 임계값이 동적으로 변화하는 휘발성 멤리스터 소자 구조를 체계적으로 설계하고 그 동작 원리를 규명했다.

기존 인공 감각 시스템의 경우 단일 자극에만 반응하거나 여러 자극을 처리하기 위해 복잡한 센서 및 회로 구성이 필요했다. 하지만 김희동 교수 연구팀은 온도 변조에 따라 소자가 반응하는 기준점(임계값)이 유기적으로 변화하는 특성을 규명해 냈다. 이를 통해 인간의 피부처럼 여러 종류의 자극을 동시에 종합하여 감지하고 반응하는 ‘다중 감각(Polymodal) 생체 모방 통각 시스템’을  구현했다.

이번 연구 성과는 차세대 뉴로모픽(Neuromorphic) 반도체 소자뿐만 아니라, 스스로 위험 상황을 감지하는 인공 전자 피부(e-skin), 지능형 휴머노이드 로봇, 그리고 첨단 헬스케어 웨어러블 기기 등 광범위한 미래 산업 분야에 혁신적인 기술적 토대를 제공할 것으로 기대된다.

김희동 교수는 “이번 연구를 기반으로 향후 다양한 분야에서 활용 가능한 실질적인 응용 기술을 선보이고 싶다”고 밝혔다.

[ⓒ HBN뉴스. 무단전재-재배포 금지]