인간의 다섯 가지 감각 중 촉각은 시넵스라 불리는 신경망을 통해 피부 말단의 자극 수용체에서 뇌신경으로 감각 신호가 전달된다. 인간의 촉각 신경은 터치감을 정확하고 섬세하게 인식할 수 있으며, 이는 강도가 다른 감정적인 느낌과 조화되어 기억으로 저장된다.

  따라서 인간의 촉각 신경을 모사하기 위한 인공 촉각 신경 소자는 외부 물리적인 접촉의 강도를 상대적으로 다르게 인식하고 저장한 뒤, 기억하는 기능이 모두 통합되어야 하는 높은 수준의 기술이다. 
 

  서형탁 교수 연구팀은 니케산화물과(NiO) 아연산화물(ZnO)로 이루어진 이종 구조 기반 인공 감각 시냅스로 촉각성 신경 감각을 구현하는 인공 스넵스 소자를 개발해냈다. 연구팀은 머리카락이 외부 압력을 감지하는 방식을 모사, 산화물 이종접합 구조의 수직 감지체를 만들었다. 이 감지체가 압력의 크기와 방향에 따라 전류-전압 곡선 변화를 발생시켜 생체 촉각 감지와 유사한 기능을 구현해낸 것.
 

특히 이러한 촉각성 전류 변화를 비휘발성 메모리와 같이 일정 기간 동안 전하 보존을 통해 ‘기억’할 수 있는 특성이 있음을 확인했다. 연구팀이 개발한 소자 구조는 또한 인공 신경 회로에 필요한 대표적 특성인 신호 강화와 약화, 연속 입력 신호가 펄스 형태로 들어올 때의 시간차와 크기에 따라 신호가 변화되는 특성 (스파이크 타이밍 의전적 가소성 및 페어-펄스 촉진) 와 같은 뉴런 시냅스의 모든 전형적 특성을 구현할 수 있어 생체 촉각 신경 회로와 기능적으로 매우 유사하다.

  생체 촉각과 신경을 모사한 신소자를 산화물 이종접합 구조를 이용해 구현한 것으로 피부부착형 전자장치와 인공지능형 센서기술 등에 적용할 수 있을 것으로 기대되며, 서형탁 교수는 “이번에 개발한 인공 촉각 신경 소자는 기존의 다른 인공 촉각 회로와 비교해 복잡성이 낮고 전력 소비도 적은 데 비해 탁월한 환경 적응형 인공 터치 감지를 제공할 수 있다”며 “인공지능형 센서기술, 피부부착형 전자 장치, 로봇 공학 및 장애인을 위한 인공수족 같은 분야에 적용이 가능할 것”이라고 말했다. 
 

<뉴스 링크>
 아주대, 서형탁 교수팀 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (파이낸셜뉴스 2020/04/20)
 아주대 연구진, 사람 촉각신경과 유사한 인공소자 개발 (이데일리 2020/04/20)
서형탁 아주대 교수팀, 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (헤럴드경제 2020/04/20)
 아주대 연구진, 사람 촉각신경과 유사한 인공소자 개발 (모네타뉴스 2020/04/20)
아주대 서형탁 교수팀, 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (대학저널 2020/04/20)
아주대 서형탁 교수팀, 인공 촉각 신경소자 개발 (기호일보 2020/04/21)
 국내 연구진, 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (헬스조선 2020/04/20)
국내 연구진, 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (메디컬투데이 2020/04/20)
서형탁 아주대 교수팀, 촉각 인식용 인공신경소자 개발 (한국대학신문 2020/04/20)