한양대학교 융합전자공학부 유호천 교수 연구팀이 ‘DPP-DTT(diketopyrrolo-pyrrole-dithienylthieno[3,2-b]thiophene) 나노와이어 기반 광 시냅스 트랜지스터’를 개발했다고, 14일 밝혔다.

기존의 일반 시냅스 소자는 빛을 이용한 학습 기능을 구현하더라도, 낮은 광 반응도와 불안정한 장기 구동 특성 때문에 실제 뉴로모픽 센서나 헬스케어 기기에 적용하기 어려운 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해, 유기 반도체 DPP-DTT를 나노와이어(nanowire) 구조로 형성하여 채널-절연체 계면에서의 면적 대비 광 반응성을 극대화하고 소자의 장기 안정성을 개선했다. 개발된 반도체 소자는 빛 자극을 통해 시냅스의 연결 강도를 높이는 학습(potentiation)과 전압 자극을 통해 연결 강도를 줄이는 망각(depression) 과정을 모두 구현한다. 이를 통해 사람 뇌의 기억 형성과 잊어버림 과정을 모방할 수 있으며, 장·단기 기억 특성까지 재현할 수 있다.

이러한 시냅스 동작을 활용해 연구팀은 ECG(심전도)와 EMG(근전도)와 같은 생체 전기신호를 높은 정확도로 분류하는 데 성공했다. 이는 헬스케어 모니터링, 생체신호 분석, 차세대 지능형 바이오센서 등 다양한 분야에 적용 가능함을 보여준다.

유호천 교수는 “이번 연구는 단일 소자에서 생체신호 감지와 뉴로모픽 연산을 동시에 수행할 수 있는 기반 기술을 제시했다”며, “저전력·고집적 헬스케어 모니터링 시스템, 차세대 바이오센서, 웨어러블 헬스케어 플랫폼 등 다양한 분야에서의 응용이 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원의 정보통신방송혁신인재양성(인공지능반도체고급인재양성) 사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 재료 및 전자소자 분야 국제학술지 『Small』에 2025년 8월 게재됐으며, 출판과 동시에 그 우수성을 인정받아 “편집자의 선택(Editor’s Choice)”으로 하이라이트 됐다. 해당 논문 「DPP-DTT Nanowire Phototransistors for Optoelectronic Synapses in EMG and ECG Signal Classification」에는 한양대 최왕명 박사과정생과 이원우 석·박통합과정생이 공동 제1저자, 유호천 교수가 교신저자로 참여했다.