[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 고려대학교는 KU-KIST 융합대학원 왕건욱 교수와 박영란 연구교수가 전기 신호와 빛 신호를 동시에 출력하는 '이중 출력 인공 시냅스'를 개발했다고 23일 밝혔다.

이는 인간의 뇌 신경망처럼 하나의 인공지능(AI) 반도체에서 서로 다른 작업을 동시에 수행할 수 있는 기반을 마련한 것으로, 차세대 저전력 AI 구현에 한 걸음 다가선 성과다.

기존 AI 반도체는 보통 하나의 작업에 맞춰 설계돼 있어 여러 일을 처리하려면 연산을 나누거나 차례대로 수행해야 했고, 이 과정에서 전력이 크게 소모되는 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 하나의 인공 시냅스에서 전기와 빛, 두 가지 신호를 동시에 출력하는 구조를 제안했다. 이는 두 출력을 각각 독립적인 학습 경로로 활용하면서도 동일한 학습 상태를 공유해, 성격이 다른 AI 작업을 하나의 하드웨어에서 병렬로 수행할 수 있다. 이를 통해 추가적인 시냅스 배열이나 반복 연산 없이도 멀티태스킹이 가능해져, 구조적 비효율을 대폭 줄였다.

실험에서 해당 인공 시냅스는 반복적인 학습 환경에서도 성능이 안정적으로 유지돼, 여러 작업을 동시에 학습하더라도 기존에 학습한 정보가 쉽게 손실되지 않음을 확인했다. 특히 1000단계 이상의 안정적인 시냅스 상태를 확보하며 멀티태스킹 학습 환경에서의 신뢰성을 입증했다.

이러한 구조를 적용한 AI 시스템은 계산 속도를 기존 단일 작업 방식 대비 최대 47% 향상됐고, 이미지 재구성 작업에서도 약 29%의 속도 개선을 보였다. 또한 그래픽처리장치(GPU) 기반 AI 가속기와 비교해, 에너지 소모를 최대 32.4배 줄일 수 있다고 확인됐다.
왕 교수는 "이번 성과는 향후 로보틱스, 의료·헬스케어, 자율주행 등 복합적인 판단이 필요한 분야에서 고속·저전력 AI 시스템으로 확장할 수 있을 것"이라고 전했다.

한편 과학기술정보통신부와 한국연구재단 중견연구사업, 나노소재원천기술개발사업, 한국과학기술연구원 위탁연구의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 미국과학진흥협회(AAAS)가 발행하는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 온라인에 게재됐다.


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