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[IT뉴스]함돈희 “반도체 칩으로 수천개 뉴런 동시 측정”…최종현학술원 특별강연

온카뱅크관리자

2026-06-01 10:47:33

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 하버드 교수…뉴로모픽 컴퓨팅 세계적 권위 
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 <img alt="함돈희 하버드대 공학·응용과학부 석좌교수가 지난달 28일 최종현학술원이 서울 강남구 한국고등교육재단 빌딩에서 개최한 특별강연을 하고 있다. 최종현학술원 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/dt/20260601104516717mppx.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="YnRIvnAiTR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/01/dt/20260601104516717mppx.jpg" width="658">
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 함돈희 하버드대 공학·응용과학부 석좌교수가 지난달 28일 최종현학술원이 서울 강남구 한국고등교육재단 빌딩에서 개최한 특별강연을 하고 있다. 최종현학술원 제공
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 반도체 칩을 이용해 수천 개 뉴런 내부의 전기 신호를 동시에 측정할 수 있는 기술이 개발됐다. 개별 세포 수준의 정밀도와 대규모 신경망 분석 능력을 동시에 확보한 성과로, 뇌의 정보처리 원리를 규명하는 신경과학 연구는 물론 차세대 뉴로모픽 컴퓨팅 기술 개발에도 새로운 가능성을 열었다.
 함돈희 하버드대 공학·응용과학부 석좌교수는 지난달 28일 최종현학술원이 서울 강남구 한국고등교육재단 빌딩에서 개최한 특별강연에서 신경과학과 반도체 공학의 융합을 통해 인간 뇌의 정보처리 원리를 규명하고, 이를 차세대 컴퓨팅 기술로 구현하기 위한 최신 연구 성과를 소개했다.
 강연의 핵심은 함 교수 연구팀이 개발한 반도체 기반 신경 신호 측정 플랫폼인 ‘iMEA’다. 이 기술은 살아있는 신경세포 내부에서 발생하는 전기 신호를 대규모로 동시에 측정할 수 있는 시스템이다.
 함 교수는 신경과학 분야가 오랫동안 직면해 온 핵심 과제로 ‘정밀성과 규모의 딜레마’를 꼽았다.
 현재 신경과학 연구에서 가장 널리 활용되는 기술인 패치 클램프는 세포 내부에 직접 접근해 전기 신호를 측정하는 방법이다. 다만 한 번에 측정할 수 있는 뉴런 수가 극히 제한적이라는 한계가 있다.
 마이크로 전극 어레이(MEA)는 수백~수천 개 뉴런을 동시에 관찰할 수 있지만 세포 외부 신호만 측정할 수 있어 뉴런 내부의 미세 신호를 포착하기 어렵다.
 함 교수는 이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀이 10여년간 개발해 온 반도체 기반 신경 신호 측정 플랫폼인 iMEA를 소개했다.
 연구팀은 기존 기술이 소수 뉴런의 정밀 측정과 대규모 신경망 관측 사이에서 선택을 요구했다면, 함 교수 연구팀은 세포와 전극이 결합하는 구조와 전기적 상호작용을 최적화한 회로를 설계해 두 가지를 동시에 구현하는 데 도전했다.
 핵심은 반도체 칩 위에 제작된 마이크로미터(μm) 크기의 ‘홀’ 구조 전극이다. 세포가 홀 위에 안착하면 전극 주변이 밀봉되고, 미세 전류를 가하면 세포막이 일시적으로 열리면서 세포 내부 전기 신호를 측정할 수 있다. 이 기술은 개별 세포 수준의 정밀한 정보를 유지하면서도 대규모 신경망을 동시에 관측할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.
 함 교수는 뇌의 정보처리 원리를 이해하기 위해서는 뉴런보다 뉴런 간 연결 부위인 시냅스를 들여다봐야 한다고 강조했다. 그는 “뇌의 기억과 학습은 시냅스를 통해 이뤄진다”며 “시냅스의 연결 강도와 변화 과정을 이해하는 것이 뇌의 정보처리 원리를 규명하는 핵심”이라고 말했다.
 함 교수는 현재 체외(in-vitro) 신경세포 배양 단계를 넘어 살아있는 동물의 뇌에서 신경 신호를 측정하는 인비보(in-vivo) 연구를 진행 중이라고 밝혔다. 다만 뇌 조직의 움직임으로 인한 미세 진동과 전극 삽입 과정에서 발생하는 면역 반응 등은 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있다.
 함 교수는 “궁극적인 목표는 뇌가 어떻게 학습하고 기억하며 판단하는지를 이해하는 것”이라며 “신경과학과 반도체 공학의 융합을 통해 인간 뇌의 정보처리 원리를 규명하고, 이를 미래 컴퓨팅 기술로 연결하는 연구를 지속해 나갈 것”이라고 밝혔다.
 장우진 기자 jwj17@dt.co.kr
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