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통증 감각 인공적으로 구현…첨단 전자소자 개발

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"세계 최초 통각수용기 특성 모사…휴머노이드 발전 기대"

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서울대 황철성 교수(왼쪽부터), KAIST 김경민 교수, 미국 매사추세츠 주립대 윤정호 박사 [한국연구재단 제공=연합뉴스]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 황철성 서울대·김경민 한국과학기술원(KAIST) 교수 공동 연구팀과 윤정호 미국 매사추세츠 주립대 박사 연구팀이 멤리스터 소자를 이용해 통각수용기 특성을 인공적으로 구현했다고 6일 밝혔다.

멤리스터(memristor)는 메모리(memory)와 저항(resistor)의 합성어다.

전류 흐름에 따라 저항 세기가 변화하는 전자소자다.

최근 학계에선 신경세포 뉴런을 전자소자로 구현해 전기적 신호를 빠르게 처리하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

뉴런으로 전기적 신호를 보내려면 외부 자극을 감지하고, 자극 강도에 따라 생체 신호를 생성하는 수용기가 필수적이다.

지금까지는 그러나 신경 시스템 구성 요소 중 하나인 수용기(자극정보를 받아들이는 구조) 부분에 대한 연구가 사실상 거의 없었다.

AKR20180205156000063_05_i_20180206120248전자 이동에 따른 임계스위칭 거동을 보이는 멤리스터 소자 통각수용기 특성 구현. 황철성·김경민 교수 연구팀 성과다. [한국연구재단 제공=연합뉴스]

연구팀은 멤리스터 임계 스위칭 특성이 통각수용기와 유사하다는 점에 착안해 통각수용기를 닮은 소자를 만들었다.

임계 스위칭은 임계값 이상 전압이 소자에 가해질 때 소자 저항이 낮아지고, 전압이 제거되면 소자 저항이 원래 상태로 높아지는 것을 말한다.

사람의 통각수용기는 특정 값을 초과하는 자극에만 반응해 통증 신호를 전달한다.

두 연구팀은 멤리스터를 이용해 통각수용기 같은 통각 과민, 이질통, 회복 등 특성을 완벽히 본떴다.

황철성·김경민 교수 연구팀은 무조건반사 기능까지 똑같이 재현했다.

AKR20180205156000063_04_i_20180206120248이온 이동에 의한 임계스위칭 거동 인공수용기 멤리스터 소자 설명도. 윤정호 박사 연구팀 성과. [한국연구재단 제공=연합뉴스] 



윤정호 박사 연구팀의 경우 멤리스터에 열전 소자를 접합해 외부 열 자극을 감지할 수 있는 기능을 제시했다.

황철성 교수는 "세계 최초로 통각수용기 특성을 구현하는 전자소자를 개발한 것"이라며 "최근 관심이 높은 휴머노이드 발전에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 한국연구재단 글로벌연구실사업·학문 후속세대양성사업 지원으로 수행했다.

성과를 담은 두 연구팀의 논문은 '어드밴스드 머터리얼스'(Advanced materials)와 '네이처 커뮤니케이션'(Nature communication) 1월 10일·29일 자에 각각 실렸다.

<연합뉴스, 2018-02-06>

 

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