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푸른 가능성의 청사진을 전시하다
우리 대학 산업디자인학과에서 현대차 정몽구 재단과 협력전시인 `Blueprint: Feasible Blue' (국문명 청사진: 푸른 가능성)을 통해 산업의 미래에 대한 다양한 상상력과 이색 아이디어들을 대중에게 12월 17일부터 22일까지 재단의 복합문화공간인 온드림 소사이어티(ONDREAM SOCIETY)에서 무료로 공개할 예정이라고 14일 밝혔다.
KAIST와 현대차 정몽구 재단이 공동 주최하는 이번 전시에서는 산업디자인학과의 3개 연구실과 10명 학부생의 푸른 상상력과 미래지향적인 사고를 엿볼 수 있다. 본 전시에는 실현 가능한 아이디어와 상상력이 어우러진 청사진의 세계에서 미래의 가능성을 함께 보여주고자 기획되었다.
해당 전시의 시작을 알리는 오프닝 토크(12월 17일, 15:00)에서는 산업디자인학과의 이탁연 교수와 미국 조지아 공대 산업디자인학과 및 인터랙티브 컴퓨팅학과의 오현주 교수가 생각하는 디자인과 산업의 미래에 대한 강연이 있을 예정이다.
이번 전시에서는 배상민 교수팀의 오르골 자일리톨 디스펜서에서부터 박민서 학생의 화를 다스릴 수 있게 도움을 주는 기기까지, 총 14개의 다양한 디자인적 청사진을 살펴볼 수 있다. 디자인과 기술이 어떻게 소통하며 상호작용하는지, 그리고 혁신적인 기술이 어떻게 디자인을 통해 사회에 지속 가능하게 기여할 수 있는지에 대한 고찰을 바탕으로, 본 전시는 실험적인 아이디어와 프로젝트를 통해 현대 산업과 생활이 나아가야 할 방향을 탐색한다.
동 전시를 총괄 기획한 산업디자인학과 이창희 교수는 “이번 전시는 실험적인 청사진(Blueprint)을 통해 산업과 미래 삶의 새로운 모습들을 보여주고, 이를 통해 일반 대중들에게 다양한 영감을 제공할 예정이다”라고 밝혔다.
아울러, 현대차 정몽구 재단의 최재호 사무총장은 “우리 재단은 설립자의 뜻을 이어받아 인간 중심의 사회 공헌을 통해 더 나은 사회를 꿈꾸고 있다. 이번에 인간 중심의 연구와 교육을 통해 인류 전체의 더 나은 삶과 미래를 만들어 가는 KAIST 산업디자인학과와 함께 디자인과 기술을 통해 미래 사회문제 해결에 기여하는 전시를 재단의 복합문화공간에서 개최하게 되어 큰 의미가 있다”라고 밝혔다.
산업디자인학과 이우훈 학과장은 "기술 자체는 무색무취하다. 우리는 기술의 가능성을 음미하여 현실에 가치 있는 새로운 것을 만든다. 그리고 이렇게 만들어진 것들이 우리의 미래를 만든다"라고 밝혔다.
Blueprint: Feasible Blue (국문명 청사진: 푸른 가능성) 전시 일정
오프닝톡: 12월 17일 3:00PM (리셉션 오픈: 2:00PM)
전시기간: 12월 17일~22일
전시장소: 온드림 소사이어티(ONDREAM SOCIETY) (주소: 서울 중구 명동길 73)
*오프닝톡을 포함해 모든 시민들에게 무료로 공개
2023.12.14
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KAIST 안전보건경영시스템(ISO45001:2018) 인증 취득
우리 대학이 이달 5일(수) 국제표준화기구(ISO) 인증기관으로부터 안전보건경영시스템(ISO45001:2018) 인증을 취득했다.
안전보건경영시스템(ISO45001:2018)은 최고경영자가 경영방침에 안전보건정책을 선언하고 이에 대한 계획수립, 실행, 점검 및 시정조치, 검토를 통하여 지속적인 개선이 이루어지도록 하는 등의 체계적인 안전보건활동을 말한다. 이를 통해, 안전하고 건강한 연구환경 및 자율적인 안전보건경영체계 구축하는 것이 목표다. 우리 대학은 캠퍼스 내 연구실, 작업장 및 시설물 등 모든 캠퍼스 현장에 안전에 대한 총장의 강력한 의지를 표명하며 지속적인 자율안전관리체계를 구축하고 운영하기 위해 노력해왔다. 지난해 10월 인증 준비를 위한 실무교육을 시작으로 관련 매뉴얼, 절차서, 지침서 제정 등 철저한 사전 준비와 3일간 5명의 심사단이 엄격하게 진행한 심사를 통과해 인증을 취득했다.특히, 연구현장의 안전을 위한 안전관리시스템과 다양한 교육 프로그램이 우수한 평가를 받았다.이동만 교학부총장은 인증서 수여식에서 "중대재해 예방을 위해서는 최고경영자의 안전에 대한 관심과 의지가 무엇보다 중요하다"라며 "이번에 구축한 안전보건경영시스템을 활용해 KAIST의 모든 캠퍼스에서 안전사고 예방활동을 통한 사고 없는 캠퍼스를 기원하고, 아울러 우리나라 연구현장의 안전문화 확산에 많은 선도적인 역할을 담당해 주길 바란다"고 밝혔다.
2023.07.06
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광반도체 소자 집적도 100배 이상 높이다
라이다(LiDAR) 및 양자 센서·컴퓨터와 같은 복잡한 광학 시스템을 하나의 작은 칩으로 만들어 줄 수 있어 세계적으로 많은 연구와 투자가 이루어지고 있는 차세대 반도체 기술이 집적 광학 반도체(이하 광반도체) 기술이다. 기존의 반도체 기술에서 5나노, 2나노 등의 단위로 얼마나 작게 만드느냐가 관건이었는데, 광반도체 소자에서 집적도를 높이는 것은 성능, 가격, 에너지 효율 등을 결정짓는 핵심적인 기술이라 말할 수 있다.
우리 대학 전기및전자공학부 김상식 교수 연구팀이 광반도체 소자의 집적도를 100배 이상 높일 수 있는 새로운 광 결합 메커니즘을 발견했다고 19일 밝혔다.
하나의 칩당 구성할 수 있는 소자 수의 정도를 집적도(集積度)라고 하는데, 집적도가 높을수록 많은 연산을 할 수 있고 공정 단가 또한 낮춰준다. 하지만 광반도체 소자의 집적도를 높이기는 매우 어려운데, 이는 빛의 파동성으로 인해 근접한 소자 사이에서 광자 간에 혼선(crosstalk)이 발생하기 때문이다.
기존 연구에서는 특정 편광에서만 빛의 혼선을 줄여줄 수 있었는데, 연구팀은 이번 연구에서 새로운 광 결합(coupling) 메커니즘의 발견으로써 기존에는 불가능이라 여겨졌던 편광 조건에서도 집적도를 높이는 방법을 개발했다.
김상식 교수가 교신저자로 주도하고 미국 텍사스 공과대학 재직 당시 지도하던 학생들과 함께한 이번 연구는 국제학술지‘라이트: 사이언스 앤 어플리케이션(Light: Science & Applications)’ [IF=20.257]에 6월 2일 字 게재됐다. (논문명: Anisotropic leaky-like perturbation with subwavelength gratings enables zero crosstalk).
김상식 교수는 “이번 연구가 흥미로운 점은 기존에는 오히려 빛의 혼선을 크게 해줄 거라고 여겨졌던 누설파(leaky wave, 빛이 옆으로 잘 퍼지는 특성을 가짐)를 통해 역설적으로 혼선을 없애준 점이다”라며 “이번 연구에서 밝혀진 누설파를 이용한 광 결합 방법을 응용한다면 더욱 작고 노이즈가 적은 다양한 광반도체 소자를 개발할 수 있을 것이다”라고 말했다.
김상식 교수는 광반도체의 집적도에 있어서 전문성과 연구 업적을 인정받는 연구자다. 선행 연구를 통해 반도체 구조물을 파장보다 작은 크기로 패턴화해 빛이 옆으로 퍼지는 정도를 제어할 수 있는 무손실 메타물질(all-dielectric metamaterial)을 개발했고, 실험을 통해 이를 입증해 광반도체 집적도에 있어서 세계적인 기록을 보유하고 있다. 이러한 연구는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 9, 1893 (2018)’와 ‘옵티카(Optica) 7, 881-887 (2020)’에 보고됐다. 김 교수는 이러한 성과를 인정받아 미국 국립과학재단(National Science Foundation, NSF)에서 NSF 커리어 어워드(NSF Career Award)와 재미한인과학기술자협회에서 젊은과학기술자상을 수상한 바 있다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구 사업 및 미국 NSF의 지원을 받아 수행됐다.
2023.06.19
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단일 센서만으로도 혼합 가스 분류가 가능한 초저전력, 초소형 전자코 개발
우리 대학 기계공학과 박인규 교수, 기계공학과 윤국진 교수 공동 연구팀이 ‘단일 센서만으로도 혼합 가스 분류가 가능한 전자코 시스템'을 개발하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 일반적으로 금속산화물 저항변화식 가스센서는 반응성을 가진 가스들에 비선택적인 응답을 보이기 때문에 가스들을 선택적으로 판별하는 것이 어려웠다. 특히, 두 가지 이상의 서로 다른 가스들이 섞인 혼합가스를 실시간으로 분류하는 것은 가스센서의 실상황 활용도를 높이는 것에 반드시 필요한 기술이나 아직까지 해결되지 못했다. 가스센서에 선택성을 부여하기 위해 센서 어레이와 패턴인식 알고리즘을 적용한 전자코 시스템이 활발히 연구중이나, 전자코에 사용되는 센서의 수가 많아질수록 전체 시스템의 소모전력과 부피 또한 필연적으로 증가하였다.
공동 연구팀은 전자코에 사용되는 개별 센서의 소모전력을 최소화하고, 적은 수의 센서만으로도 선택적 가스감지가 가능한 기술 개발에 집중하였다. 기존의 저항변화식 가스센서는 고온의 줄히팅으로 가스감지소재인 금속산화물을 가열하기 때문에 소모전력이 수십 mW로 높았다. 공동 연구팀은 마이크로 크기의 초소형 LED 기반의 광원일체형 가스센서를 개발하여 줄히팅 방식 대비 소모전력을 백 분의 일 이하 수준으로 줄였다. 이후 LED의 광량을 불규칙하게 주기적으로 변화시키며 구동하는 가변 광조사 기법을 적용하였다. 서로 다른 타겟가스들은 LED의 광량이 변화함에 따라 각기 다른 유니크한 응답 패턴을 나타내기 때문에 이 현상을 응용하면 동일 시간 내에 수집할 수 있는 센서 데이터가 훨씬 많아지고 풍부해진다. 결론적으로 가변광조사 기법으로 마이크로 LED 가스센서를 구동하고 데이터전처리와 딥러닝 알고리즘을 적용하여 단일 센서만으로도 선택적 가스판별이 실시간으로 가능한 전자코 시스템을 개발하였다. 센서의 크기는 5 × 5 mm2 초소형이고 평균 소모전력은 0.53 mW이고 에탄올과 메탄올이 혼합된 상황에서 각 가스의 종과 농도를 실시간으로 구별해낼 수 있었다.
연구책임자인 기계공학과 박인규 교수는 "본 연구에서 제안된 가변광조사 구동 기법은 빠른 ON/OFF가 가능하고 상온 동작하여 열적/기계적 내구성이 우수한 마이크로 LED 가스센서에 최적인 원천 기술이고, 이 기법을 활용하여 하나의 센서만으로도 우수한 선택성을 가진 전자코 시스템을 개발할 수 있었다“라고 기술에 대한 자신감을 밝혔다. 또한 ”단일 센서만을 사용하기 때문에 소모전력과 시스템 부피가 최소화되었고, 특히 혼합가스의 각 성분과 농도를 실시간으로 판별해내는 기술은 실상황에서 매우 활용성이 높을 것“이라고 연구의 의미를 설명했다.
기계공학과 조인철 박사와 이기철 박사과정이 공동 제1 저자로 참여하고 한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 네이처 (Nature) 자매지인 `빛 : 과학과 응용 (Light: Science & Applications)' (impact factor=20.257)에 2023년 4월 18일 字 정식 게재됐다. (논문명: Deep-learning-based gas identification by time-variant illumination of a single micro-LED-embedded gas sensor)
2023.06.14
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백금보다 80배 저렴한 수소전지 대체 촉매 개발
탄소 중립에 도달하기 위해 수소가 미래 에너지원으로 주목받고 있다. 수소 연료전지는 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 발전장치로, 중소형 발전뿐만 아니라 승용차, 버스, 선박 등과 같은 운송 수단의 동력원으로 개발되고 있다. 그러나, 현재 전극 재료로 귀금속인 백금을 사용하고 있어 가격을 낮추는 데 걸림돌이 되고 있다.
우리 대학 신소재공학과 에너지 변환 및 저장재료 연구실 조은애 교수 연구팀이 백금을 대체할 수 있는 저렴하지만 고성능을 가진 전극 소재를 개발하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
조은애 교수 연구팀은 차세대 연료전지로 개발되고 있는 음이온 교환막 연료전지용 전극 소재로 백금보다 우수한 성능을 갖는 `니켈-몰리브데넘 소재'를 개발했다고 밝혔다. 특히, 신규 개발 촉매를 실제 연료전지에 적용하는 경우 다양한 변수에 의해 실성능을 얻지 못하는 경우가 많다. 그러나, 연구팀은 이번 연구에서 이를 극복하고 실제 연료전지에 신규 개발 촉매를 적용하는 것에 성공했다.
니켈은 음이온 교환막 연료전지용 비귀금속 전극 소재로 주목받았으나, 백금 성능의 100분의 1에도 미치지 못하여 실제 적용되지 못하고 있었다. 그러나 이번에 연구팀이 개발한 니켈-몰리브데넘 촉매는 백금보다 성능이 우수하고 (백금: 1.0 mA/cm2, 니켈-몰리브데넘 촉매: 1.1 mA/cm2), 가격은 80분의 1에 불과하여 백금을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 니켈-몰리브데넘 촉매를 연료전지에 적용하여 성능을 확보하는 데에도 성공하였다.
조은애 교수는 "순수한 니켈은 성능이 낮지만, 산화 몰리브데넘을 이용해 니켈의 전자구조를 변화시켜 성능을 비약적으로 향상했다ˮ고 설명하며 “공정 특성상 대량 생산에도 적합하며 향후 음이온 교환막 연료전지에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
신소재공학과 권용근 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 재료 분야 저명 국제 학술지 `어플라이드 카탈리시스 비: 엔바이론멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)' 2023년 4월 5일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명: A Ni-MoOx composite catalyst for the hydrogen oxidation reaction in anion exchange membrane fuel cell)
한편, 조은애 교수팀이 수행한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 중 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
2023.05.11
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반도체 소자 내의 복잡한 움직임을 관측할 수 있는 초고속 카메라 개발
우리 대학 김정원 교수 연구팀이 반도체 소자 내의 미세 구조와 동적 특성을 고해상도로 측정할 수 있는 초고속 카메라 기술을 개발하였다고 밝혔다.
기존에는 볼 수 없었던 반도체 소자 내에서의 빠르고 불규칙적인 복잡한 움직임을 이제 초고속 카메라로 관측할 수 있게 되었다.
기계공학과 나용진 박사가 제 1저자로 참여하고 기계공학과 유홍기, 이정철 교수팀 및 한국표준과학연구원(KRISS) 서준호, 강주식 박사팀이 참여한 공동연구팀의 이번 논문은 국제학술지 ‘빛: 과학과 응용(Light: Science & Applications)’ [IF=20.257] 2월 15일 字에 게재됐다. (논문명: Massively parallel electro-optic sampling of space-encoded optical pulses for ultrafast multi-dimensional imaging)
최근 마이크로 및 나노 소자들의 복잡도와 기능성이 급격하게 향상됨에 따라 이들 소자 내의 미세 구조와 동적인 움직임을 실시간으로 정확하게 측정해야 할 필요성이 급증하고 있다. 미세 구조 측정 측면에서는 다양한 3차원 집적회로와 소자들의 발전으로 더 큰 웨이퍼 영역에 대해 더 높은 분해능 및 측정속도를 가지는 계측 기술이 반도체 산업에서 중요해지고 있다. 한편 동적 특성의 측정은 마이크로 및 나노 소자 내에서의 물리현상들을 이해하고 다양한 응용 분야들로 발전시키는 데 중요하다. 특히 다양한 역학 현상의 관측을 위해서는 더 높은 해상도, 더 빠른 측정속도 및 더 큰 측정범위를 필요로 하지만 기존의 측정 기술들은 여러가지 한계들을 가지고 있었다.
이번 연구는 기존의 한계를 극복한 새로운 초고속 카메라 기술을 개발하였다. 100펨토초(10조분이 1초) 정도의 매우 짧은 펄스폭을 가지는 빛 펄스를 1000개 이상의 다른 색을 가지는 펄스들로 쪼갠 후, 각기 다른 색을 가진 펄스들을 이용하여 서로 다른 공간적 위치에서의 높낮이를 정밀하게 측정할 수 있는 기술이다. 구현한 기술은 초당 2.6억개의 픽셀들에 대한 높낮이의 차이를 최고 330피코미터(30억분의 1미터) 수준까지 측정할 수 있을 정도로 빠르고 정밀하다. 연구팀은 이를 이용하여 복잡한 3차원 형상을 고속으로 정밀하고 정확하게 측정할 수 있는 초고속 카메라 기능을 선보였고, 기존의 측정 기술로는 관측하기 어렵던 복잡하고 비반복적인 고속의 동역학 현상들을 성공적으로 관측할 수 있었다.
이번에 개발한 초고속 카메라 기술의 고속 형상 이미징 속도와 높은 공간 분해능을 이용하면 반도체 공정이나 3D 프린팅 과정을 실시간으로 모니터링하며 공정을 제어할 수 있어 점점 고도화 및 집적화 되는 공정의 수율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 다양한 진폭이 존재하면서 동시에 매우 빠른 순간 속도를 갖는 미세 구조의 움직임을 포착할 수 있음을 보여, 기존에 관찰하지 못했던 복잡한 비선형(nonlinear) 및 과도(transient)의 물리 현상들을 탐구하는 차세대 계측 기술로 발전할 수 있을 것으로 기대된다.
김정원 교수는 “이번 연구에서는 1차원적인 선 모양의 빛을 스캔해서 움직이는 방식으로 2차원 표면의 높낮이를 측정하였으나, 향후에는 2차원 표면의 높낮이를 스캔 없이 한번에 측정할 수 있는 방식으로 기술을 발전시킬 예정”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견후속연구, 선도연구센터, 기초연구실 및 중견연구 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2023.03.02
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상용 디젤로부터 수소 생산 가능한 개질 촉매 개발
우리 대학 기계공학과 배중면 교수, 이강택 교수와 한국에너지기술연구원(KIER) 이찬우 박사 공동 연구팀이 상용 디젤로부터 수소 생산이 가능한 고활성, 고내구성 디젤 개질 촉매 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.
연료 개질(fuel reforming)은 탄화수소로부터 촉매 반응을 통해 수소를 추출하는 수소 생산 기술이다. 액체 연료인 디젤은 수소 저장 밀도가 높고 운반과 저장이 쉽다는 장점이 있어 디젤 개질을 통한 수소 공급 장치를 헤비트럭의 보조전원장치, 잠수함의 공기불요추진체계 등 모바일 연료전지 시스템에 적용하고자 하는 연구가 지속돼왔다.
그러나 디젤은 고 탄화수소의 혼합물로 긴 사슬 구조의 파라핀, 이중 결합을 갖는 올레핀, 벤젠 고리 구조를 갖는 방향족 탄화수소를 포함하고 있어 고 탄화수소를 효과적으로 분해하기 위한 높은 활성도의 촉매가 요구된다. 그뿐 아니라, 촉매의 성능 저하 요인인 코킹 및 열 소결에 대해 강한 내구성을 갖는 촉매가 요구돼 디젤 개질 기술 활용에 어려움을 겪어왔다.
연구팀은 용출(산화물 지지체에 이온 형태로 고용시킨 활금속을 열처리를 통해 금속나노입자 형태로 지지체 상에 고르게 성장시키는 방법) 현상을 통해 합금 나노입자를 형성하도록 촉매를 설계함으로써 고활성, 고내구성 디젤 개질 촉매를 개발하는 데 성공했다. 용출된 금속 나노입자는 지지체와 강한 상호작용을 갖는 특성이 있어 고온에서 높은 분산도를 유지할 수 있고, 이종 금속 간 합금을 형성해 상승효과로 촉매 성능 향상을 노릴 수 있다는 점에서 착안했다.
연구팀은 산화환원반응 촉매의 지지체로 흔히 쓰이는 세리아(CeO2)의 격자 내 백금(Pt)과 루테늄(Ru)을 미량 침투시킨 다성분계 촉매를 제조하기 위해 용액 연소 합성법을 도입했다. 이 촉매는 디젤 개질 반응 환경에 노출되었을 때 백금과 루테늄이 지지체 표면으로 용출된 후 백금-루테늄 합금 나노입자를 형성한다.
연구팀은 촉매 분석뿐만 아니라 밀도범함수 이론 기반 계산을 통해 활금속의 용출 및 합금 형성에 대한 거동을 에너지적 관점에서 규명하는데 성공했다. 백금-루테늄 합금 촉매를 사용해 기존 단일 금속 촉매와 개질 성능을 비교해 본 결과, 개질 활성도가 향상돼 저온(600oC, 기존 800oC)에서도 100%의 연료전환율을 보였으며, 장기 내구성 평가(800oC, 200시간)에서 성능 열화 없이 상용 안정적으로 상용 디젤로부터 수소를 생산하는데 성공했다.
우리 대학 기계공학과 이재명 박사과정이 제1 저자로, 한국에너지기술연구원 연창호 박사과정, 기계공학과 오지우 박사, 한국에너지기술연구원 한광우 박사, 기계공학과 유정도 박사, 한국기초과학지원연구원 윤형중 박사가 공저자로 참여했으며, 한국에너지기술연구원 이찬우 박사, 기계공학과 이강택 교수, 배중면 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구는 환경·재료·화학 분야 국제 학술지 `어플라이드 카탈리시스 비: 인바이러멘탈, Applied Catalysis B: Environmental'(IF 24.319, JCR분야 0.93%)에 지난 6월 17일 字 온라인판에 게재됐다(논문명: Highly Active and Stable Catalyst with Exsolved PtRu Alloy Nanoparticles for Hydrogen Production via Commercial Diesel Reforming).
배중면 교수는 "상용 디젤로부터 수소를 안정적으로 생산할 수 있다는 점에서 매우 의미있는 성과이며, 초기 수소 경제 사회에서 모바일 연료전지 시스템의 활용성 제고에 크게 이바지할 것으로 기대된다ˮ며, "이번 연구에서의 촉매 설계에 대한 접근법은 개질 반응뿐만 아니라 다양한 분야에서 응용 및 적용될 수 있을 것이다ˮ라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
2022.08.16
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인공지능 이용해 3차원 홀로그래피 현미경의 박테리아 신속 식별 기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀이 홀로그래피 현미경과 인공지능을 이용한 신속 박테리아 병원균 식별 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
병원균의 조기 식별은 감염질환 치료에 필수적이다. 치명적인 상태로 진행되기 전에 감염균에 맞는 효과적인 항생제의 선택과 투여가 가능해지기 때문이다. 하지만 현재의 일상적 병원균 식별은 통상 수일이 소요된다. 이로 인해 감염 초기 식별 결과 없이 실증적인 처방으로 항생제를 투여하는 사례가 빈번하며, 이로 인해 패혈증의 경우 치명률이 50%에 달하며 항생제 남용으로 인한 슈퍼박테리아 문제도 발생한다.
기존 방법으로 병원균 식별이 오래 걸리는 원인은 긴 박테리아 배양 시간이다. 질량 분석기로 대표되는 식별 기술들은 일정량 이상의 박테리아 표본이 확보되어야 균종과 관련된 분자적 신호를 검출할 수 있다. 이로 인해, 환자에서 추출한 시편을 하루 이상 배양해야만 검출이 될 정도의 박테리아 개수가 확보된다.
광학 분야의 저명 학술지인 `빛: 과학과 응용(Light: Science & Applications), (IF = 17.782)'에 게재된 이번 연구(논문명: Rapid species identification of pathogenic bacteria from a minute quantity exploiting three-dimensional quantitative phase imaging and artificial neural network)에서 박용근 교수 연구팀은 3차원 홀로그래피 현미경과 인공지능 알고리즘을 활용해서 단일 세포 수준의 표본으로도 병원균의 균종을 정확히 알아낼 수 있음을 입증했다.
홀로그래피 현미경으로 측정되는 3차원 굴절률 영상 정보에 내재된 균종과 관련된 특성을 인공지능 알고리즘으로 학습해 종을 구분하는 것이 핵심 아이디어다. 연구팀은 종별로 500개 이상의 박테리아의 3차원 굴절률 영상을 측정했고, 이를 인공지능 신경망을 통해 학습시켰다.
연구팀은 개발한 방법을 이용해 주요한 혈액 감염균을 신속하게 식별함으로써 실제 진단에도 응용될 가능성을 검증했다. 구체적으로 그람 음성 및 양성, 구균 및 간균을 모두 포함한 총 19가지 균종으로 혈액 감염 사례의 90% 이상의 원인이 되는 균들이다. 한 개의 병원균 혹은 병원균 덩어리를 측정한 단일 3차원 굴절률 영상에서는 약 82.5%의 정확도로 균종 판별이 가능했다. 연구팀은 또한 여러 영상을 확보할 수 있을 때 정확도가 증가해, 7개의 박테리아 영상이 확보된다면 99.9%의 정확도를 얻을 수 있었다.
연구진의 책임자이자 논문의 교신저자인 박용근 교수는 "홀로그래피 현미경의 세포 감별 능력을 인공지능으로 극대화해 감염 진단 기술로서의 가능성을 확인한 것이 의미ˮ라고 말했다. 제1 저자인 물리학과 김건 박사과정 학생은 "100,000분의 1 수준의 표본량으로도 질량 분석기의 균종 검출률과 비슷한 정확도를 얻었고 환자 시편에서 다양한 병원균을 식별하는 플랫폼 기술이 될 것으로 기대된다ˮ라고 덧붙였다.
이번 연구는 KAIST-삼성서울병원-토모큐브 팀의 수년간의 공동 연구를 통해 진행됐다. 물리학과 박용근 교수 연구팀의 기술에 다양한 기관의 경험과 비전을 반영함으로써 완성할 수 있었다. 삼성서울병원 진단검사의학과 이남용 교수, 진단검사의학과 허희재 교수, 감염내과 정두련 교수 연구팀, 서울성모병원 진단검사의학과 유인영 교수, 분당 차병원 응급의학과 김규석 교수, 우리 대학 나노과학기술대학원 정현정 교수 등 다양한 분야와 기관이 모여, 실험적 검증을 효과적으로 진행할 수 있었다. 또한 KAIST 교원 창업 기업인 ㈜토모큐브의 3차원 홀로그래피 기술 지원도 필수적인 역할을 했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 창의연구사업, 과학기술일자리진흥원의 지원을 받아 수행됐다.
2022.06.27
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김원준 교수, 스탠퍼드 아시아-태평양 연구센터와 공동 출판
우리 대학 김원준 기술경영학부 교수가 공동저자로 참여한 미국 스탠퍼드 대학 아시아-태평양 연구센터(Walter H. Shorenstein Asia-Pacific Research Center)의 『Shifting Gears in Innovation Policy: Strategies from Asia(혁신정책의 기어를 바꾸다: 아시아의 혁신전략) 』 책이 미국에서 발간됐다.
이 책은 글로벌 혁신의 중심으로 빠르게 성장하고 있는 아시아 주요국과 미국의 혁신전략 전문가들이 모여 혁신전략 및 정책의 현재와 미래에 대해서 집필한 내용을 담고 있다. 김 교수가 공동 저자로 참여한 이번 책은 중국의 새로운 파괴적 혁신, 싱가폴의 혁신과 창업 시스템의 핵심, 대만의 혁신경제 정책, 일본의 혁신클러스터 정책, 한국과 독일의 혁신클러스터 비교를 통한 혁신전략, 집중적〮분산적 혁신전략 등 혁신 분야 글로벌 이슈들에 대해서 깊이 있는 분석과 함께 정책 및 전략적 방향을 제시하고 있다. 스탠퍼드 아시아-태평양 연구센터는 아시아와 태평양 지역(미국 중심)과 관련된 글로벌 이슈에 대해서 정책연구, 교육, 협력 활동을 추진하는 스탠퍼드 대학 산하의 주요 연구센터로 미국과 아태지역의 협력 증진을 목표로 설립되었다. 김 교수는 스탠퍼드 대학에서 2017년 열린 1차 연구그룹에 초청돼 연구 내용을 발표했고, 이후 공동 집필에 참여해 각 국의 주요 혁신전략 및 정책 전문가들과 함께 이번 책을 발간했다.
총 9장으로 구성된 저서 중 김원준 교수는 이인정 석사 (’15 석사졸업)와 함께 한국과 독일의 두 혁신 클러스터 비교 분석하는 1개 장을 집필했다. 혁신에 기반해 가장 빠르게 성장하고 있는 아시아 주요국의 혁신전략을 평가, 분석하고, 미국을 포함한 다른 국가들에게 중요한 정책적 영향과 통찰을 제시하는 중요한 학술적 성과다. 김 교수는 "한국의 혁신 클러스터와 독일의 혁신 클러스터를 비교해 본 결과 독일의 경우, 혁신의 밸류체인이 산업계와 매우 긴밀하게 연결되어 있고 선택과 집중에 기반하여 구성되어 진화되고 있었다”라고 말했다. 이어 “반면에, 한국은 혁신의 밸류체인과 산업계와의 연결이 매우 느슨하고, 분산되어 있는 모습을 보이기 때문에 대덕특구와 같은 한국의 주요한 혁신 클러스터들은 산업계와의 혁신의 밸류체인을 긴밀하게 연결하고 선택과 집중을 통한 효율성을 확보해 나가는 것이 중요하다” 라고 강조했다. 미국 주요 정책연구 기관인 부르킹스 연구소에서 소개하고 있는 이 책은 지난해 12월 발간되어 아마존 등 미국 주요 서점에서 판매되고 있다.
2021.06.30
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김원준 교수, Clarivate와 <글로벌 AI 혁신경쟁 보고서> 국제 공동 발간
우리 혁신전략정책연구센터(CISP)와 글로벌 학술정보분석기업 클래리베이트 애널리틱스(Clarivate Analytics)가 공동으로 '글로벌 AI 혁신경쟁-현재와 미래 보고서'를 지난 5월 25일 발간했다.글로벌 AI 혁신경쟁-현재와 미래 보고서는 전 세계 AI 기술 혁신 전개 상황을 객관적으로 분석하고 체계적인 전략 수립을 돕기 위해 발간됐다. 2010년부터 2019년까지 10년에 걸쳐 한국을 포함한 세계 주요 10개국이 출원한 AI 기술 발명(invention)과 14만7000여건의 특허 출원 현황, AI 세부 기술, 산업별 AI 기술 개발 트렌드 등에 대해 자세하게 분석했으며, 세계 AI 기술 발명의 현황을 통합적으로 분석해 AI 기술 발전에 관한 국가 전략을 구체화한 보고서로 평가받고 있다.
이 보고서에 따르면, 한국은 AI 기술 발명 규모에서 세계 4위를 차지하고 있지만 양적·질적 측면에서 미국(1위)·캐나다(2위)와 격차가 크게 벌어진 것으로 조사됐다. 1위를 차지한 미국은 양과 질 모두에서 절대적 우위를 차지한 것으로 분석됐다.
연구 주체별로 분석한 인공지능 특허 분포에서 한국은 중국 다음으로 대학의 연구 수행 비중이 높지만 영향력 지표에서는 저조한 성과가 도출되었다. 중국은 AI 발명 규모는 세계 1위지만 기술 영향력은 영국, 인도, 대만, 일본 등에 못 미치는 것으로 나타났다.
김원준 혁신전략정책 연구센터장은 "AI 기술 발전을 위해서는 질적 성장을 위한 전략 수립과 산업적 응용과 관련된 AI 연구를 보다 활성화하는 것이 필요하다"고 강조했다. 이어, 김 센터장은 "긴밀한 산학 협력을 바탕으로 하는 AI 생태계를 만들지 못한다면 기업의 해외 의존도가 높아지고 인재들이 해외로 빠져나가는 등의 문제가 발생해 국가 간 AI 경쟁력 격차를 심화시킬 것이다"라고 말했다.
김 교수와 김진우 전 클래리베이트 대표가 주도한 이번 보고서는 KAIST CISP 홈페이지(http://cisp.kaist.ac.kr)에서 자세한 내용을 확인할 수 있다. 한편, KAIST 혁신전략정책연구센터(CISP)는 과학기술정책, 산업전략, 기업가정신 및 창업정책 등 우리 사회와 산업, 과학기술이 나아가야 할 혁신의 방향을 제시하는 글로벌 연구센터로, 과학기술혁신 전략•정책 연구플랫폼을 제공하고 있다.
2021.06.14
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(주)크래프톤, 미래 인재 양성 위해 110억 원 기부
㈜크래프톤(대표 김창한)과 크래프톤의 전·현직 구성원 11명이 미래의 소프트웨어 인력 양성을 위해 110억 원의 발전기금을 우리 대학에 약정했다.
이번 발전기금은 우리 대학 출신의 ㈜크래프톤 전·현직 구성원 11명이 55억 원의 개인 기부금을 먼저 조성한 뒤 회사가 동일한 액수의 출연금을 보태는 1:1 매칭 그랜트(matching grant) 방식으로 약정됐다.
우리 대학 전산학부 졸업생인 장병규 의장은 지난해 1월 100억 원의 발전기금을 쾌척하며 "개인의 기부로 그치는 것이 아니라 동문들의 적극적인 기부 참여를 이끌어내는 마중물이 되기를 희망한다ˮ고 강조한 바 있다.
이후, 기부 의사가 있었지만 구체적인 기부처를 정하지 못했던 ㈜크래프톤 내부의 우리 대학 출신 구성원들이 장 의장과 합심하기 시작했다. 처음에는 4명이었던 기부 희망자는 퇴직자까지 동참해 11명(김창한, 류성중, 박진석, 신승우, 심재한, 양재헌, 이창호, 장병규, 조웅희 등)으로 늘어났고 본격적인 모금 활동을 벌인지 약 2개월여 만에 55억 원의 기부액이 모였으며, 현재도 동문 구성원들의 참여 논의가 이어지고 있다.
기부에 참여한 신승우 동문(92학번)은 "모교에서 좋은 사람들을 만나 배우고 얻은 것들에 감사하는 마음을 늘 가지고 있었지만 표현하지 못했었다ˮ라며, "그 고마운 마음을 후배들에게 돌려주자는 제안에 마음이 움직였다ˮ라고 기부 취지를 설명했다.
또한, 류성중 동문(97학번)은 "이번 기부 제안을 통해 오랜만에 학교 소식을 들으니 정말 반가웠고 그 시절의 즐거웠던 기억이 되살아났다ˮ며, "전산학부에 학생이 급증하고 있으니 건물을 증축하는 것이 꼭 필요하겠다는 생각이 들어 자연스럽게 기부에 함께 하게 되었다ˮ라고 소감을 밝혔다.우리 대학 전산학부는 2016년에 450여 명이었던 학부생이 2021년 현재 900명을 넘어선 상태다. 전산학부 관계자는 "선도적인 인간 중심의 컴퓨팅 기술을 개발하기 위해서는 더 많은 학생을 교육하고 더 많은 교원을 초빙하고 더 많은 분야와 융합할 수 있는 공간 확장이 절실한 상황ˮ이라고 설명했다.
학교는 이번 약정금으로 전산학부 건물을 증축해 학생 연구실·산업계에 실제로 적용되는 코딩 및 프로젝트 실습실·사회 환원 교육 프로그램 장소·㈜크래프톤의 선배들이 후배들에게 멘토링을 제공하는 공간 등을 마련할 계획이다.
류석영 전산학부장은 "장병규 의장의 지속적인 기부에 더해 여러 동문께서 함께 해주셔서 진심으로 감사드린다ˮ라고 말했다. 이어, 류 학부장은 "선배들의 마음이 후배들에게 잘 전달되어 창의적이고 도전적인 아이디어로 세계를 선도하는 동시에 주위를 배려하고 섬기는 리더로 성장하길 기대한다ˮ고 전했다. 실제로 전산학부에는 후배들을 위한 동문들의 기부 소식이 이어지고 있다. 지난 4월 배달의 민족을 서비스하는 우아한 형제들의 김범준 대표가 "도움을 준 사람에게 다시 갚는 ʻ페이백(Pay Back)ʼ 보다는 내가 받은 호의를 다음 세대를 위해 사용하는 ʻ페이 잇 포워드(Pay It Forward)ʼ의 방식으로 도울 수 있는 방법을 고민해왔다ˮ라며 기부금을 전해왔다.
이 소식을 들은 서하연·한동훈 전산학부 졸업생 부부가 기부에 동참했으며, 그에 이어 게임 개발 기업 데브시스터즈에서는 06학번부터 16학번까지를 아우르는 젊은 엔지니어 11인이 뜻을 모아 기부금을 전달했다.
4일 열린 ㈜크래프톤과 전·현직 구성원들의 기부 약정식은 본관 제1 회의실에서 개최됐다. 이광형 총장, 이승섭 교학부총장, 이상엽 연구부총장, 류석영 전산학부장 및 ㈜크래프톤의 장병규 의장, 신승우 동문이 자리를 함께 했으며, 김창한 대표를 포함한 다른 7명의 기부자들은 코로나19의 확산 방지를 위해 온라인으로 참석했다.
김창한 대표는 "모교 졸업생들이 회사가 성장하는 데 많은 역할을 해준 것처럼 기부를 통해 좋은 개발자를 키워낼 수 있다면 회사는 물론 산업계 전반에 걸친 장기적인 발전에도 큰 도움이 될 것ˮ이라고 강조했다.
이날 약정식에서는 경쟁력 있는 인재 양성 및 지속적인 협력 관계 구축을 위한 업무 협약도 체결했다. 양측은 이를 토대로 우수 개발자 양성 및 채용 연계형 프로그램 등 다양한 산학 협력 활동을 진행할 예정이다.한편, ㈜크래프톤은 이번 기부를 시작으로 매칭 그랜트 프로그램을 활용한 사회 참여 문화를 만들어 나갈 계획이다. 회사와 개인의 성장을 통해 얻은 성과를 사회와 함께 나누고 싶은 구성원들의 참여를 통해 최고의 추구·지속적 발전·더불어 행복이라는 기업의 가치를 실천해나갈 방침이다.
2021.06.04
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문화기술대학원, ‘게임과 예술: 환상의 전조’ 특별전 참여
우리 대학이 대전시립미술관(관장 선승혜)에서 오는 6월 8일부터 9월 5일까지 개최하는 과학예술융복합 특별전 ‘게임과 예술: 환상의 전조(Game & Art: Auguries of Fantasy)’에 참여한다.
특별전 <게임과 예술: 환상의 전조>에서는 대전시립미술관, 우리 대학 문화기술대학원, 엔씨소프트가 함께 메타버스세계에서 환상현실(Fantasy Reality)이 어떻게 펼쳐질 지에 관해 게임과 예술을 수단으로 한 미래판을 선보인다.
이번 전시는 문화체육관광부 및 한국콘텐츠진흥원의 2020년도 문화기술 연구개발지원사업(문화콘텐츠 R&D 전문인력 양성-문화기술 선도 대학원)의 일환으로 개최된다. 대전시립미술관, 우리 대학 문화기술대학원, 엔씨소프트가 정부-대학-기업의 경계를 넘어서서 R&D로 협업한 선도적 모범사례다. 또한, 게임과 예술의 결합으로 차세대 인재를 발탁해 양성하는 선도적 미래 문화프로젝트로서의 의미가 크다. 뿐만 아니라, 대전시립미술관이 KAIST와 엔씨소프트가 함께 창작센터에서 전시해 대전 원도심의 활성화에 기여하는 사회 가치 실현에 공헌했다는 점에서도 높은 평가를 받았다.
대전 창작센터에 마련된 전시 공간은 게임과 예술이 만들어낸 환상현실을 주제로 시공간의 제약을 초월한 자유로움을 관객에게 선사하기 위해 구성됐다.
과거, 현재, 미래가 자유롭게 연결되는‘무시간성(timeless)’과‘무공간성(spaceless)’이 특징으로 ‘무시간성’이란 환상현실에서 경험한 즐거움의 감정이 시간이 흘러도 기억에 남아있다는 뜻이 내포되어 있으며, ‘무공간성’이란 디지털세계에서 공간이 제약이 없이 무한히 확장된다는 의미다.
특히, 우리대학 문화기술대학원 출신으로 과학기술과 문화예술을 연결한 MZ세대의 선도적 인재들이 새롭게 제작한 신작을 선보인다.
이번 <게임과 예술> 프로젝트를 이끄는 남주한 문화기술대학원 교수는 “1980년대부터 국내에서 본격적으로 시작된 컴퓨터 게임은 여러 세대를 아우르는 문화 콘텐츠로 자리 잡았고 이제 게임은 컴퓨터 그래픽스, 사운드, 인간-컴퓨터 상호작용, 빅 데이터, 그리고 인공 지능까지 최첨단 기술이 통합되는 장이자, 기술에 인간의 상상력을 더해 예술적 창의성을 발휘할 수 있는 최고의 플랫폼이기도 하다"라고 말했다.
이어, 남 교수는 "KAIST 문화기술대학원 출신 작가들이 게임을 매개로 과거, 현재, 미래를 넘나드는 작품을 통해 우리 사회에 다양한 메시지를 전달하고자 한다” 라고 전했다.
오주영의 <기대치 않은 풍경 ver2>(2021)와 <쥐들에게 희망을 ver.2>(2021) 게임 두 작품은 여러 과학적 성과 뒤에 감춰져 있던 몰이해, 우연한 성과로 발전되어 온 역사, 새로운 편리함의 부작용 등 기술을 둘러싼 이슈들을 제기하는 게임형 미디어 작업을 선보인다.
김태완의 (2021)은 ‘치유’가 주제다. 치유를 ‘차이에서 빛남’으로 풀어낸다. 김태완 작가는 기술적으로 인트라스페이스 내에서 디지털 데이터로 기록되는 사람의 움직임을 따라 실시간으로 변주되는 입자의 움직임과 앰비언트 사운드, 그리고 4개의 소주제로 제작된 향(香)을 병치했다. 전시 공간에서 메타 데이터가 센서로 수집되고, 유영하는 입자 형태를 오디오 비주얼 반응에 따라 추상적인 그래픽 디자인으로 진화시킨다.
<SOS>(2021)는 KAIST 연구자 6명(염인화, 이승언, 전성진, 홍진석, 윤형석, 이상민)의 공동작업이다. SOS는 동시대의 자연 자원을 둘러싼 조건, 시스템, 현상을 다각도에서 관찰, 공동 작성한 사변적 시나리오 한 편을 근간에 둔다. 관객-주인공은 작품 환경을 구성하는 다양한 매체-요소 사이를 게임화된 동선을 따라 오간다. 이 과정을 통해 ‘간-행성 네트워크 관리’ 노동을 수행하거나, 호기심, 의심, 회복 등의 다양한 감정을 경험할 수 있도록 구성되었다.
김성현의 <다양체>(2021)는 손과 손가락의 변형을 인식하는 장치를 통해 관객에게 심층 신경망이 학습한 게임 플레이 이미지의 잠재 공간을 탐험하는 경험을 제공한다. 신경망이 생성한 이미지 볼륨은 물리 기반의 3차원 볼륨 렌더링 알고리즘을 통해 시각화되며, 일련의 과정은 직접 작성한 코드를 바탕으로 구현된다.
또한, 엔씨소프트도 이번 전시를 후원하면서, 아티스트로 참가한다. 엔씨소프트의 게임을 구성하는 기반 요소들과 기술을 활용하여 타 장르와의 결합을 시도한 프로젝트로 ‘게임 구축을 위한 데이터’, 세계관을 형성하는 시나리오, 게임 아트 및 사운드 등을 예술과 접목하여 재창작 된 작품들이다. 모든 컨텐츠는 오프라인의 물리적 공간 뿐 아니라, 가상의 공간인 온라인에서도 경험이 가능하며, 개인 디바이스를 통해 쉽게 접속할 수 있도록 장치됐다.
이광형 총장은 “초일류에 도전하는 KAIST 졸업생과 재학생이 주도적으로 참가했다는 점에서 의미가 크다"라고 전했다. 이어, 이 총장은 "이는 KAIST 문화기술대학원이 초일류로 가는 인재를 양성하고, 엔씨소프트와 협력하여 대학-기업을 연결하고, 대전시립미술관과 협력하여 지역사회의 문화에 기여하는 사회적 가치를 보여주는 전시”라고 강조했다. 한편, 이번 전시는 무료로 관람가능하며, 2021년 6월 8일(화) 대전시립미술관 대전창작센터에서 개막 예정이다.
2021.05.25
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