중국 연구팀, 액체 환경에서 작동하는 인공 미각 시스템 개발

중국과학원 국가나노과학센터의 연구팀이 인공 미각 시스템 개발에 중요한 진전을 이뤘다는 소식이다. 최근, 이 연구팀은 옥화 그래핀 산화물 필름을 기반으로 제작한 새로운 나노 이온 장치를 통해 센싱과 컴퓨팅 기능을 동시에 수행할 수 있는 인공 미각 시스템을 개발하는 데 성공했다. 현재 인공지능 분야에서는 바이오모픽 '뇌형 컴퓨팅'이 핵심 연구 방향 중 하나로 꼽히고 있으며, 인간의 감각을 모방한 감지-저장-계산 통합 시스템이 이 방향에서 중요한 연구 주제로 부상하고 있다. 특히, 인공 미각 시스템은 환경 모니터링, 식품 안전, 건강 모니터링, 질병 진단, 미각 재구성 등 다양한 분야에서 독특한 역할을 할 것으로 기대된다. 그러나 미각 감지는 시각이나 촉각과 달리 화학적(생물학적) 물질 교환이 포함되므로, 장치 작동시 액체 상태의 생리적 환경이 필요하다. 따라서, 인공 미각 시스템의 구현은 매우 복잡하고 도전적인 과제였다. 연구팀은 옥화 그래핀 산화물 필름을 사용해 이온 센싱과 메모리스트 기능을 동시에 수행할 수 있는 새로운 나노 이온 장치를 개발했다. 실험 결과와 유한 요소 이론 시뮬레이션에 따르면, 옥화 그래핀 산화물 필름 내의 표면 흡착-해흡착 과정이 이온의 이동 속도를 크게 지연시켜, 이 장치가 이온 센싱과 메모리스트 특성을 가지도록 만들었다. 이를 이용해 연구팀은 다양한 미각 유형의 화학 샘플 라이브러리를 구축하고, 인공 미각 시스템을 모사하기 위해 리저버 컴퓨팅 네트워크를 구성했다. 이 시스템은 신맛, 쓴맛, 짠맛, 단맛 등 기본적인 4가지 미각 유형뿐만 아니라 커피, 콜라 등의 복잡한 맛을 정확히 식별할 수 있다. 본 연구는 액체 환경에서 센싱과 컴퓨팅 기능을 동시에 수행하는 첫 번째 성공 사례로, 이는 인공 미각 시스템의 발전에 중요한 기반이 되었다. 해당 연구 결과는 '미국 국립과학아카데미 원서' (PNAS)에 발표되었으며, '네이처' (Nature)에서도 전문 보도를 실었다. 이 연구는 국가자연과학기금과 산둥성 자연과학기금 등의 지원을 받았다. 업계 전문가들은 이번 연구가 인공 미각 시스템의 실제 응용 가능성을 크게 높였다고 평가한다. 중국과학원 국가나노과학센터는 세계적으로 인정받는 연구 기관으로, 나노기술과 재료 과학 분야에서 혁신적인 연구를 수행하고 있다. 이 연구는 앞으로 인공 미각 시스템의 상용화와 다양화에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.