동국대 권순철 교수팀, 외부전원 없이 빛만으로 연산하는 광컴퓨팅 기술 개발

동국대학교는 에너지신소재공학과 권순철 교수 연구팀이 전기 없이, 빛만으로 모든 기본 논리연산을 수행하는 단일 소자 광컴퓨팅 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

이번 연구는 전북대 박유신 교수팀, 한국과학기술연구원(KIST), 서강대 연구팀과 공동으로 진행했다.

기존 전자식 반도체 기반 연산 방식은 높은 전력 소모와 발열, 복잡한 회로 구조, 배터리 의존성 등의 한계가 있다. 전력을 거의 사용하지 않으면서도 연산·센싱·판단을 수행할 수 있는 새로운 컴퓨팅 패러다임의 필요성이 제기돼 왔다.

이번 연구는 할라이드 페로브스카이트 내부에서 전하 이동을 정밀 제어해 빛의 세기와 쬐는 위치만으로 전류 방향(±)을 전환하는 기술을 확립한 게 핵심이다. 이를 통해 기존 회로나 트랜지스터 없이 모든 기본 논리연산 동작을 자유롭게 재구성할 수 있는 광컴퓨팅 단일 소자를 구현했다. 개발된 소자는 ▲외부전원 없이 동작(0V 전압 상태에서도 기본 논리연산 수행) ▲소재 자체 특성으로 단일 소자에서 연산 기능 구현 ▲초저전력·고집적 특성 ▲실시간 센서-연산 융합 가능성 등의 특성이 있어 주목된다.

권 교수는 "인공지능(AI)·사물인터넷(IoT)·자율주행 등 스마트 시스템이 급속히 확산하면서 배터리 환경에서도 스스로 판단·연산 가능한 초저전력 엣지 AI 기술이 산업계의 핵심 요구"라며 "전자 이동 대신 빛을 이용해 정보를 처리하는 광 기반 컴퓨팅이 차세대 기술로 주목받고 있다. 그중에서도 단일 소자에서 연산이 가능한 초저전력 광컴퓨팅 플랫폼 개발에 대한 산업적 필요성이 빠르게 증가하고 있다"고 설명했다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials·첨단 소재)'에 지난 5일 게재됐다. 고려대-한국과학기술연구원(KU-KIST) 융합대학원 안단테 박사과정이 제1저자, 동국대 권순철 교수와 전북대 박유신 교수가 교신저자로 각각 참여했다.