뉴로모픽 센서, 곤충 눈 모방해 피지컬 AI 전력 한계 돌파한다

스페인 바스크 기술센터 이케르란이 곤충의 시각 처리 신경망을 모방해 단일 렌즈로 3차원 깊이와 운동을 포착하는 패시브 방식 4D 뉴로모픽 센서를 개발했다.

EE 타임즈는 5일(현지시각) 이 센서가 불필요한 데이터 작성을 배제해 전력 소모를 완화한다고 보도했고, 차세대 피지컬 AI 감지 장치 내재화를 추진 중인 한국 반도체 시스템 생태계에도 기술 표준 확보가 새 과제로 떠올랐다.


이 센서는 동적 비전 센서 위에 마이크로렌즈 어레이(Microlens Array)를 배치한 구조로 작동한다. 마이크로렌즈 어레이는 미세 마이크로렌즈들을 하나의 기판에 수천 개 이상 배열한 광학 부품이다. 빛을 정밀하게 모으거나 분산해 광학 장비의 효율을 극대화하는 역할을 한다.
마이크로렌즈는 들어오는 빛의 방향을 미세하게 조정해 센서가 빛의 진행 경로를 파악할 수 있도록 돕는다. 시스템은 순방향 입체시 기법을 활용해 두 번째 카메라 도움 없이도 물체의 3차원 형태와 운동 정보를 신속하게 도출한다.

연구팀은 기술 검증을 빠르게 진행하고자 상용 부품을 활용해 시제품을 제작했다. 프랑스 프로페시가 설계하고 소니 기술을 적용한 0.9메가픽셀 동적 비전 센서 IMX636을 탑재했다. 프로젝트 연구진은 장기적으로 스페인 과학연구고등심의회와 협력해 자체 반도체를 개발한다는 방침을 세웠다.


현재 시제품은 해상도 한계로 측정 거리와 시야각에서 제약을 받는다. 실효 해상도가 약 0.2픽셀 수준에 머물러 감지 거리는 1미터 미만으로 제한되며 시야각 범위는 20도에서 40도 사이를 형성한다.

연구팀은 정밀한 단거리 작업이 필요한 분야를 초기 시장으로 설정했다. 작업 대상과 1미터 이내에서 작동하는 공장 내 산업용 로봇과 우주선 위성 도킹 시스템이 대표적이다. 위성 도킹의 최종 미세 조정 단계에서는 매우 정밀한 실시간 감지가 필요한데, 불필요한 데이터 처리를 배제하는 뉴로모픽 구조가 전력과 열 제약이 엄격한 우주선 환경에 적합하다.

연구팀은 자율주행과 고급 로봇 시장으로 진출하고자 자체 주문형 반도체 개발을 추진한다. 고해상도 풀프레임 센서를 확보하면 측정 거리는 최대 16미터까지 늘어나고 시야각은 120도까지 넓어진다.

자체 칩 설계가 완료되면 마이크로초 단위의 반응 속도와 120데시벨 이상의 동적 범위를 지원한다. 연구진은 센서 데이터가 RISC-V, Arm, GPU 등 다양한 아키텍처에서 호환되도록 개방형 표준을 지향하며 유럽 내 뉴로모픽 디자인 협력 네트워크를 구축할 계획이다.

뉴로모픽 센서의 상용화 흐름은 차세대 감지 반도체 시장을 둘러싼 글로벌 기술 경쟁을 한층 가열시킬 전망이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com