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전주대학교 문성철 교수와 인하대학교 강지훈 교수·한국과학기술연구원(KIST) 박민철 박사 연구팀이 최근 미국 세인트루이스 워싱턴 대학교 배상훈 교수·버지니아 대학교 이규상 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 첨단 뉴로모픽 AI 디바이스와 전자피부 기반 차세대 인터페이스를 개발했다.

경일대학교 정시우 교수·국립군산대 고종현 교수·한국과학기술연구원(KIST) 고현우 박사과정 연구원 등이 공동 1저자로 연구에 참여하고, 고려대학교 구로병원 안과 서영우 교수·고려대학교 안산병원 안과 이화 교수의 의학적 자문 및 임상적 관점의 검토를 더해 다학제 국제 공동연구를 수행했다.

이번 한미 국제 공동연구를 통해 개발된 인터페이스는 기존 웨어러블 시선 추적 기술의 한계를 극복하고, 고가의 광학 기반 장치 없이도 실시간 시선 인식이 가능한 차세대 휴먼-컴퓨터 인터페이스 기술로 평가된다.

시선 추적 기술은 확장현실(XR), ICT, 모바일 헬스케어 등 다양한 분야에서 핵심 기술로 주목받고 있으나, 기존 기술은 부피가 큰 광학 장치와 높은 전력 소모, 외부 서버 기반 연산 의존성으로 인해 웨어러블 환경에서 활용에 한계가 있었다.

연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 피부에 밀착되는 전자피부(e-skin) 기반 안전도(Electrooculography, EOG) 센서와 뉴로모픽 반도체를 결합한 하드웨어–소프트웨어 융합 인터페이스를 개발했다. 

개발된 전자피부 센서는 눈의 수직 및 수평 움직임에서 발생하는 안구 운동 신호를 안정적으로 연속 측정할 수 있고, 이를 어텐션 기반 스파이크 신호로 변환한 뒤 경량 스파이킹 신경망(Spiking Neural Network, SNN)을 통해 실시간 시선 정보를 해석한다.

특히 저항성 메모리 소자인 RRAM 크로스바 어레이를 활용해 신경망 연산의 핵심인 벡터-행렬 연산을 하드웨어에서 직접 수행할 수 있도록 구현했다.

문성철 전주대 교수는 “이번 연구는 유연 바이오전자 소자와 뉴로모픽 프로세서를 결합해 웨어러블 인공지능 인터페이스의 새로운 가능성을 제시한 사례”라며 “향후 저전력 온디바이스 인공지능 기반 인간-컴퓨터 상호작용 기술 발전에 중요한 기반이 될 것”이라고 밝혔다.

/김진성 기자 dong3680@daum.net