■ 인간 두뇌 닮은 반도체 개발, 드론 장시간 비행

 

■ 인간 두뇌 닮은 반도체 개발, 드론 장시간 비행

 

드론 장비의 수많은 센서에서 동시에 얻어지는 복잡한 데이터를 적은 전력 소모만으로 처리할 방법의 실마리를 인간 두뇌 신경망에서 찾았다. 한국연구재단은 김성호 세종대학교 전자정보통신공학과 교수 연구팀이 인간 두뇌의 신경망을 모사한 ‘아날로그-디지털 하이브리드 연산 회로’를 이용, 저전력으로 드론의 자세를 정교하게 제어하는 기술을 개발했다고 2022년 05월 23일 밝혔다.

 

기존 드론은 디지털프로세서를 이용해 센서로 부터 얻어지는 정보를 연산하고, 이를 기반으로 드론의 자세를 제어한다. 드론이 더욱 복잡한 임무를 수행하기 위해서는 고성능의 디지털프로세서가 필요한데, 제한된 배터리 용량 때문에 비행 시간이 짧아지는 문제가 있다. 이 때문에 드론과 같은 소형, 모바일 전자 시스템에서는 저전력으로 데이터를 처리하는 기술이 매우 중요하다.

 

연구팀은 인간 두뇌의 신경망에서 이루어지는 아날로그 방식의 연산 과정을 모사한 아날로그-디지털 하이브리드 회로를 구현했다. 아날로그적으로 동작하는 신경 세포 모방 소자와 기존 실리콘 반도체 기반 디지털 집적 회로를 융합한 하이브리드 회로는 기존과 동일한 연산 정확도를 가지면서 에너지 소모 측면에서는 유리한 장점을 나타냈다.

 

기존 디지털프로세서 대비 1/4의 전력 소모만으로 동일한 성능의 드론 자세 제어가 가능하여 센서 데이터를 저전력으로 처리할 수 있음을 실험적으로 검증했다. 김성호 교수는 “개발된 기술은 센서가 탑재되는 IoT/모바일 기기, 드론, 자율 주행차 등에서 범용적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 특히 에너지 효율적인 하이브리드 연산 방식은 소형 전자 시스템에 보다 높은 차원의 인공 지능 탑재 가능성을 열어줄 실마리가 될 것이다” 라고 말했다.

 

향후 연구팀은 드론의 자세 제어뿐만 아니라 경로 탐색, 장애물 회피, 자율 비행 등 복잡한 기능 구현에 하이브리드 연산 회로를 적용하여, 저전력으로도 장시간 임무 수행이 가능한 지능형 드론 개발 연구 등을 지속할 계획이다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 2022년 05월 19일 온라인 게재됐다.