연세대-고려대, 일체형 AI 디스플레이 소자 개발
뉴로모픽 기반 센서·연산·디스플레이 통합해 구현
기존 스마트워치보다 전력 소모가 3만 배 적으면서 센서 감지와 연산, 디스플레이 출력을 하나로 통합한 웨어러블 기술이 개발됐다. 앞으로 개인 맞춤형 의료기기, 웨어러블 바이오 헬스케어 제품뿐 아니라 스마트 센서, 사물인터넷 기반 AI 기기 등 차세대 AI에 적용할 수 있을 전망이다.
한국연구재단은 박철민 연세대 교수 연구팀과 왕건욱 고려대 교수 연구팀이 공동으로 센서-시냅스-디스플레이 기능을 단일 소자로 융합한 '초저전력 뉴로모픽 기반 일체형 AI 디스플레이 소자 플랫폼'을 개발했다고 25일 밝혔다.
뉴로모픽은 인간의 뇌를 모방해 기억과 연산을 대량으로 하는 컴퓨팅 기술이다. 현재 상용화된 웨어러블 기기들은 센서, 연산, 디스플레이 기능이 개별적으로 동작해 시스템이 복잡하고 데이터 처리 지연이나 전력 소모가 큰 문제가 있다. 또한 직관성이 낮은 디지털 숫자 표시, 구부림·압력 등 변형에 취약해 착용성이 떨어지는 한계도 있다.
연구팀은 생체 신경망을 모방한 '뉴로모픽 기술'과 데이터를 단말기에서 실시간 처리하는 '엣지 컴퓨팅 방식'을 적용해 전기화학발광 이온겔(반고체 상태의 물질의 전해질 소재)과 유기 전기화학 트랜지스터를 단일 소자로 융합한 초저전력 AI 디스플레이 소자를 구현했다. 이 소자는 센서-시냅스-디스플레이 기능이 집적된 뉴로모픽 기반 소자로, 입력 자극을 인공신경망을 통해 실시간 학습해 판단하고, 결과를 빛의 강도와 색상으로 출력하는 AI 기기다.
이 소자는 1와트 수준의 전력을 소모해 스마트워치에 비해 약 3만 배 적다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 이 소자를 활용해 신체 모니터링이 가능한 뉴로모픽 웨어러블 플랫폼으로 구현해 관절 재활에 적용했다. 동작할 때마다 빨강, 초록, 파랑 불빛이 점점 밝아지는 표시를 통해 모니터링이 가능했다. 또한 심장 이상 패턴도 분석해 정상일 때는 빨간색, 경미한 이상은 초록색, 심각한 이상은 파란색 등으로 디스플레이에 구현됐다.
박철민 연세대 교수는 "기존 웨어러블 시스템의 높은 전력 소모와 복잡한 구조적 한계를 극복한 연구로, 웨어러블 플랫폼으로 활용하면 운동 강도와 심장박동 상태 등 신체 정보를 실시간으로 감지해 불빛과 색상 변화로 직관적인 피드백을 제공받을 수 있다"고 말했다.
이 연구결과는는 재료 분야 국제학술지 '네이처 머티리얼스(지난 24일)'에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
기존 스마트워치보다 3만배 낮은 초저전력 뉴로모픽 기반 일체형 AI 디스플레이 소자 플랫폼 개념도. 연구재단 제공
