서울대학교 첨단융합학부 정규원 교수와 전기정보공학부 이종호 교수(전 과학기술정보통신부 장관)가 이끄는 연구팀이 멀티모달 형태의 인공지능(AI) 센서 시스템을 개발해 반도체 소자 분야 최고 학회인 IEEE IEDM(International Electron Devices Meeting) '올해의 기술하이라이트'로 선정됐다.
연구성과는 7일(현지시간)부터 11일까지 미국 샌프란시스코에서 열리는 IEDM 연례회의에서 발표 예정이다.
서울대 연구팀은 세계 최초로 가스, 기압, 온도 센서를 단일 기판에 제작하고 그 특성을 학습시켜 멀티모달 형태의 인공지능 센서 시스템을 개발했다. AI 센서는 센서 데이터를 실시간으로 분석하고, 학습 및 추론을 통해 고도화된 정보를 제공할 수 있는 차세대 센서다. AI 센서 분야에서 멀티모달 센서를 뉴로모픽 컴퓨팅과 융합한 첫 사례다. 이번 연구를 통해 복합적인 환경변화에 정확한 감지 능력을 보이지 못하던 스마트 센서 분야의 혁신을 불러일으킬 수 있을 것으로 평가받고 있다.
기존의 멀티모달 센서는 각 센서와 프로세서가 별도의 패키지로 제작되어 PCB 상에서 구현됐다. 이는 시스템 전체의 크기를 크게 하고 각 부품 사이의 데이터 전송 거리를 증가시킨다. 실시간 데이터 처리에 지연을 초래하고, 에너지 효율을 떨어뜨리며, 전체 시스템의 비용을 증가시켜왔다.
서울대 연구팀은 반도체 미세 공정 집적 기술로 메모리 어레이, 부가 회로, 가스, 기압, 온도 센서를 단일 기판에서 제작한 혁신적인 멀티모달 센서를 제안했다. 센서는 저비용으로 제작되며, 외부 환경변화에도 정확하고 신뢰성 있는 데이터를 제공할 수 있다. 센서는 멀티모달 센서 신호를 용량형 이진화 신경망을 통해 처리해 온도와 기압이 변화하는 복잡한 조건에서도 97.8%의 높은 정확도로 가스 혼합물을 식별할 수 있다.
서울대 연구팀은 “지능형 멀티모달 센서는 환경 감지 및 안전 응용 분야에서 큰 잠재력이 있으며, 차세대 센서 시스템의 설계 방향에 새로운 패러다임을 제시하며 더 작고 효율적이면서도 지능적인 센서 개발에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
연구는 서울대 반도체공동연구소의 반도체 제조 설비를 이용해 수행됐으며, 과기정통부와 브레인 코리아 21(BK21) 사업의 지원을 받아 진행됐다.
박지성 기자 jisung@etnews.com
