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[IT뉴스]사람 눈 닮은 '인공 시각 소자'…자율주행차·로봇 시야 넓힌다

온카뱅크관리자

2026-06-09 18:07:31

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 자율주행차가 밝은 자동차 전조등으로 인해 밝기가 급격히 바뀌는 어두운 밤길에서도 사물을 정확하게 인식할 수 있는 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공.
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 인간 눈처럼 주변 환경의 밝기 변화에 적응하는 인공 시각 소자가 개발됐다. 자율주행차와 로봇이 복잡한 밝기 환경에서도 사물을 더 정확하게 인식할 수 있을 것으로 기대된다.
 미국 펜실베이니아주립대 연구팀은 인간 눈의 명암 적응 과정을 모방한 광 메모리 저장 소자를 개발하고 연구결과를 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 9일(현지시간) 발표했다.
 자율주행차는 실제 운행 과정에서 다양한 밝기의 빛에 노출된다. 밤길에서는 어두운 밤하늘과 맞은 편에서 달려오는 자동차들의 밝은 전조등, 가로등 등 주변 환경에 따라 끊임없이 밝기가 바뀐다.
 카메라와 인공지능(AI)을 활용해 주변 환경을 인식하는 자율주행차와 로봇은 밝기가 급격히 바뀌는 환경에서 인식 정확도가 떨어진다. 현재 인공 시각 시스템은 밤길 운전 시 신호등의 붉은 불빛과 같은 세부 정보를 정확히 구분하기 쉽지 않다. 
 연구팀은 인간 눈의 간상세포와 원뿔세포가 밝기에 따라 시각 민감도를 조절하는 원리를 이용해 새로운 '광메모리저항기(Photomemorister)'를 개발했다. 메모리저항기는 전원이 차단된 뒤에도 정보를 저장할 수 있는 초소형 전자소자다. 인간 뇌 신경세포의 정보 처리·저장 방식을 모방했다. 광메모리저항기는 메모리저항기의 한 종류로 빛 정보를 감지·수집한 뒤 전기 신호로 변환한다.
 연구팀은 '전도성 고분자'와 빛을 전기 신호로 변환하는 '산화티타늄'으로 새로운 소자를 구성했다. 전도성 고분자는 수분 흡수량에 따라 전기 전도도가 달라지는 게 특징이다.
 산화티타늄이 주변 빛을 감지해 생성한 광전류가 전도성 고분자를 통과하면 고분자의 수분 흡수량이 바뀐다. 어두운 환경에서는 고분자가 빠르게 수분을 흡수해 민감도를 높이고 밝은 환경에서는 수분을 방출해 민감도를 낮춘다. 이런 변화로 소자는 별도 제어장치 없이 주변 밝기에 맞춰 광감도를 자동 조절할 수 있다.
 연구팀은 소자를 다양한 세기의 자외선에 노출시켜 성능을 검증했다. 개발된 소자는 자외선 세기 변화를 기존 소자보다 더 정확하게 감지했으며 외부 습도 변화에도 안정적인 성능을 유지했다. 소자 크기는 가로 약 0.5mm에 불과해 다양한 크기의 광학 시스템에 적용할 수 있다.
 16개 광메모리저항기를 4행 4열로 연결한 뒤 신경망 AI를 결합해 간단한 인공 시각 시스템도 구현했다.
 연구팀은 인공 시각 시스템의 성능을 확인하기 위해 다양한 밝기 조건에서 알파벳 'F'를 인식하도록 학습시켰다. 기존 인공 시각 시스템이 F를 알파벳 'E'로 인식하는 것과 달리 연구팀이 개발한 시스템은 단 7회 학습만으로 95% 이상 정확도로 F를 인식했다. 
 래리 쳉 부교수는 "인간의 눈도 밝기 변화에 완전히 적응하는 데 20~30분은 걸린다"며 "새로운 소자는 훨씬 빠르게 환경 변화에 적응하는 동시에 외부환경의 세밀한 정보도 저장할 수 있다"고 설명했다. 
 연구팀은 향후 시각 정보뿐 아니라 촉각 정보까지 동시에 처리하는 다중 감각 시스템으로 기술을 확장할 계획이다. 차세대 자율주행차·산업용 로봇·시각장애인 보조기기 등에 활용할 수 있을 것으로 기대했다.
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1038/s41467-026-73217-7
 [문혜원 기자 moony@donga.com]
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