`사람이나 동물의 감각, 운동 신경 그대로` 인공 신경 개발

서울대와 스탠포드대 공동 연구진이 사람이나 동물의 감각과 운동신경을 모방한 인공 신경을 개발했다. 실제 생물처럼 움직이는 소프트 로봇과 신경 보철 등의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.
26일 서울대는 이태우 재료공학부 교수가 제난 바오 스탠포드대 교수와 공동 연구로 생물의 감각·운동 신경을 모사하는 신축성 인공 신경을 개발했다고 밝혔다. 생물체의 독특한 구조와 기능을 따라하는 생체모사 공학은 4차 산업혁명의 인공지능과 로봇공학의 핵심 기술로 꼽힌다.
그 동안 인간의 두뇌와 신경계를 모사하는 '뉴로모픽' 기술과 감각·운동계를 모사하는 기술은 따로 따로 연구돼 왔다. 연구팀은 독립적이었던 두 연구를 하나로 연결해 빛 반응 인공 신경을 이용해 인공 근육을 제어하는 데 성공했다. 이 신경은 생물체의 빛 수용체를 빼다 닮은 광센서, 시냅스(신경세포 사이의 접합부위)를 닮은 신축성 유기 나노선 인공 시냅스, 근육 섬유를 닮은 고분자 액추에이터로 구성돼 있다.
인공 시냅스는 인공 빛 수용체로부터 인공 활동 전위를 받아 인공 근육 섬유를 자극한다. 이 때 실제 근육이 수축하는 원리 그대로 인공 근육 섬유의 수축을 제어한다. 또 빛으로 모스부호를 입력해 간단한 메시지를 전달함으로써 광무선 통신을 이용한 사람과 로봇의 새로운 의사소통 가능성을 제시했다. 또한 유기 나노선 기반의 신축성 인공 시냅스는 100% 늘어나도 원래의 전기적 성질을 유지해 소프트 로봇이나 신경 보철에도 적용이 가능하다.
이태우 교수는 "저전력, 자가발전(self-powered)으로 구동되는 인공 감각·운동 신경은 가까운 미래에 생물체와 같이 행동하는 로봇을 개발하는 데 적용될 수 있다"며, "알츠하이머, 파킨슨, 루게릭과 같은 질환을 완화하거나 치료하는 보철 장치 개발에 새로운 이정표를 제시할 것"이라고 설명했다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 11월 23일자로 실렸다.
[김윤진 기자]