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백형렬 교수, 2018 상산젊은수학자 상 수상
〈 백 형 렬 교수 〉
우리 대학 수리과학과 백형렬 교수가 대한수학회가 주관하는 ‘2018년 상산젊은수학자 상’ 수상자로 선정됐다.
시상식은 지난 5일 서울 코엑스에서 대학수학회와 독일수학회가 공동으로 주관하는 국제학술회의에서 열렸다.
상산젊은수학자 상은 박사학위 취득 후 5년 이내의 우수 신진 연구자에게 주어지는 상으로 백 교수는 기하위상수학의 주요 업적들을 바탕으로 향후 해당 분야를 주도할 연구자로 평가받아 수상했다.
백 교수는 저차원 위상수학, 기하위상수학, 기하군론 등의 분야에서 활발히 연구하고 있다. 특히 박사학위 연구로 쌍곡곡면군을 완전히 특정짓는 새 기준을 발견하고 이를 토대로 3차원 쌍곡다양체군의 성질에 대한 추론을 제시했다.
최근에는 미국 캘리포니아 대학교 산타바바라 캠퍼스의 에릭 샘퍼튼(Eric Samperton) 박사와 공동으로 ‘그룹의 불변 원형 순서들로 이뤄진 위상공간(Spaces of invariant circular orders of groups)’이라는 주제의 논문을 발표했다.
이 논문은 2018년 유럽 수학회에서 발간하는 저명한 국제 학술지 ‘그룹, 지오메트리, 다이나믹스(Groups, Geometry, and Dynamics)’에 게재됐다. 이후 군의 원형질서에 대한 많은 연구자들의 후속 연구가 이어져 새 연구 분야를 개척한 것으로 주목받았다.
백 교수는 “이렇게 큰 상을 주셔서 무척 기쁘고 감사하다. 시상식에서 딸에게 자랑스러운 아빠의 모습을 보여줄 수 있어서 행복했다. 기대에 부응해서 앞으로도 좋은 연구로 보답하고 싶다”고 말했다.
2017년부터 수리과학과 교수로 재직 중인 백형렬 교수는 수리과학과 학부를 졸업한 후 미국 코넬 대학교에서 박사학위를 받고, 2년 6개월 동안 독일의 본(Bonn) 대학에서 연구원으로 재직했다.
부임 첫 해인 2017년 포스코 사이언스 펠로우, 삼성미래기술육성재단 연구과제에 선정되는 등 우리나라를 빛낼 젊은 과학자로 주목받고 있다.
2018.10.29
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양찬호 교수, 전기적 위상 결함 제어기술 개발
〈 양 찬 호 교수, 김 광 은 박사과정 〉
우리 대학 물리학과 양찬호 교수 연구팀이 강유전체 나노구조에서 전기적인 위상 결함을 만들고 지울 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술을 통해 전기적 위상 결함 기반의 저장 매체를 개발한다면 대용량의 정보를 안정적으로 저장할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 포스텍 최시영 교수, 포항 가속기연구소 구태영 박사, 펜실베니아 주립대학 첸(Long-Qing Chen) 교수, 캘리포니아 대학 라메쉬 교수 등과 공동으로 수행됐다. 김광은 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 26일자에 게재됐다.
위상학은 물체를 변형시켰을 때 물체가 가지는 성질에 대한 연구를 하는 학문으로, 원과 삼각형은 위상학적으로 동일한 물질이라고 할 수 있다.
2016년도 노벨 물리학상 발표 기자회견에서 노벨위원회는 위상학의 개념을 구멍이 한 개 뚫린 베이글 빵, 구멍이 없는 시나몬 빵, 유리컵 등에 비유했다. 시나몬 빵과 유리컵은 다르게 보이지만 구멍이 없다는 점만 따지면 위상학적으로 같은 물질이 된다. 하지만 구멍의 개수가 다른 베이글과 시나몬 빵은 위상학적으로 다른 물질이 되는 식이다.
즉 물질에서 위상학적이라 함은 연속적인 변형으로는 그 특성을 변화시킬 수 없는 절대적인 보존량을 말한다. 이러한 위상학적 특징을 이용해 정보저장 매체를 만들면 외부의 자극으로부터 보존되며 사용자의 의도대로 쓰고 지울 수 있는 이상적인 비휘발성 메모리를 제작할 수 있다.
강유전체와 달리 강자성체(자기적 균형이 깨진 상태, 외부 자기장을 제거해도 자기장이 그대로 남아있음)의 경우는 소용돌이 형태의 위상학적 결함 구조가 이미 구현됐다.
반면 외부 전기장 없이도 스스로 분극을 갖는 강유전체는 자성체에 비해 위상학적 결함 구조를 더 작은 크기로 안정시키고 더 적은 에너지를 이용해 조절할 수 있다는 장점이 있음에도 불구하고 초보적인 연구 단계에 머물러 있었다. 실험적으로 위상학적 결함 구조를 어떻게 안정화시키며 어떠한 방식으로 조절할 것인지에 대한 연구가 부족했기 때문이다.
연구팀은 문제 해결을 위해 강유전체 나노구조에서 비균일한 변형을 줘 위상학적 결함 구조를 안정시키는 데 성공했다. 연구팀은 강유전체 나노접시(ferroelectric nanoplate) 구조를 특정 기판 위에 제작해 접시의 바닥면에는 강한 압축 변형을 주는 동시에 옆면과 윗면은 변형에서 자유로운 구조를 만들었다.
이러한 구조는 방사형으로 압축변형 완화(Compressive strain relaxation)가 일어나 격자의 변형이 오히려 강유전체의 소용돌이 구조를 안정화시키게 된다. 연구팀은 이번 연구가 고밀도, 고효율, 고안정성을 갖춘 위상학적 결함기반 강유전 메모리에 핵심적인 원리를 제시했다고 말했다.
양 교수는 “강유전체는 부도체이지만 위상학적 강유전 준입자가 국소적으로 전자 전도성을 수반할 수 있어 새로운 양자소자 연구로 확대될 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 창의연구지원사업, 선도연구센터지원사업, 글로벌프론티어사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전기적 위상 결함 개수를 조절하여 만든 5가지의 다른 위상 구조
2018.02.08
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김정원 교수, 초저잡음 마이크로파 주파수 합성기 개발
우리 대학 기계항공공학부 김정원 교수 연구팀이 광섬유 광학 기술을 이용해 X-밴드 레이더에 활용할 수 있는 초저잡음 마이크로파 주파수 합성기를 개발했다.
이번 기술은 레이더 뿐 아니라 통신, 센서, 정밀계측 등 다양한 분야에서 활용 가능하고 기술이전을 통한 국산화도 가능할 것으로 기대된다.
권도현 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 ‘포토닉스 리서치(Photonics Research)’ 2018년도 1월호에 게재됐다.
레이더는 자율주행 자동차, 기상관측, 천문연구, 항공관제, 군용탐지 등 민간 및 군용 분야에서 다양하게 활용된다.
고성능 레이더 내에서의 속도 탐지 및 이미지 분해능 개선, 통신 및 신호처리 능력 향상을 위해서는 레이더 송신신호의 위상잡음(phase noise)을 낮추는 것이 필수적이다. 또한 우수한 주파수 스위칭과 변조 성능 역시 레이더 신호원의 중요한 요구 조건이다.
하지만 위상잡음이 낮은 마이크로파 주파수 합성기는 고가일 뿐더러 수출승인(EL) 품목으로 자국 밖 수출이 금지되거나 특별 허가를 받아야 하는 경우가 많다.
김 교수 연구팀은 고가의 재료나 실험실 밖 환경에서 사용이 어려운 기술 없이도 부품의 신뢰성과 가격경쟁력이 확보된 광섬유광학 기술과 상용 디지털신디사이저(DDS) 부품만을 이용했다. 이를 통해 매우 우수한 위상잡음 수준을 가지며 주파수 스위칭 및 다양한 변조가 가능한 마이크로파 주파수 합성기를 개발했다.
이 주파수 합성기는 광섬유 레이저 기술을 이용해 펄스(pulse) 형태의 빛을 생성한다. 이 때 빛 펄스 간의 시간 간격을 매우 일정하게 만들어 1초 동안 1 펨토초(1천조분의 1초)라는 아주 작은 시간의 오차를 갖는 빛 펄스들을 생성했다.
그리고 이 빛 펄스들을 전기 신호로 변환하는데 이 때 펄스 간 시간 간격에 의해 정해지는 반복률(repetition-rate)의 정수배에 해당하는 임의의 사인파(sinusoidal) 형태의 전기 신호를 생성할 수 있다.
이번 연구에서는 여러 가능한 주파수 대역들 중에서 최근 이슈가 된 사드(THAAD) 레이더를 비롯한 고성능 레이더와 우주 통신 분야에서 그 중요성이 커지는 X-밴드(8-12 GHz) 마이크로파 주파수 대역에서 동작하는 주파수 합성기를 구현했다.
이번 기술은 기존의 최고 성능 오븐제어 수정발진기(OCXO) 기반 주파수 합성기들의 위상잡음보다 월등하게 우수한 성능을 보였다. 또한 전자전(electronic warfare) 및 레이더 시스템에서 중요하게 여겨지는 빠른 주파수 변환 속도와 다양한 주파수 변조 기능 역시 가능함을 선보였다.
이 시스템의 또 다른 장점은 기존 마이크로파 주파수 합성기와 달리 매우 낮은 잡음의 광신호 또한 함께 생성할 수 있다는 것이다. 이러한 저잡음 광신호를 이용하면 레이더 수신기에서 이전에는 없던 새로운 신호 분석 기능도 제공할 수 있다.
김 교수는 “이 연구에서는 X-밴드 신호원을 선보였지만 같은 원리를 활용해서 보다 고주파 대역의 초저잡음 신호도 생성할 수 있다”며 “드론처럼 소형, 저속 물체들에 대한 민감한 탐지에도 활용 가능할 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 광섬유광학 기반 X-밴드 레이더 신호원의 개념도
그림2. 10-GHz에서의 위상잡음 측정 결과와 기존의 최고성능 주파수 합성기들과의 성능 비교
2018.01.18
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윤동기 교수, 액정 결함의 변이 과정 관찰에 성공
우리 대학 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 액정의 결함이 온도에 따라 변화하는 과정을 규명했다.
액정 결함에 관한 연구는 20세기 초반부터 약 100여 년 간 위상기하학을 연구하는 물리, 수학자들에 의해 연구됐지만 결함의 형태 전이를 세밀하게 직접적으로 관찰한 것은 이번 연구가 처음이다.
이 액정에서의 결함은 위상학적(topology)으로 우주에서 발생하는 블랙홀과 같은 위상학적 현상과 비슷한 구조를 갖기 때문에 우주의 원리를 연구하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
김민준 박사가 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 5월 30일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Morphogenesis of liquid crystal topological defects during the nematic-smectic A phase transition)
일반적으로 액정 재료는 손쉬운 배향 제어, 빠른 반응속도, 이방적(anisotropic)인 광학 특성을 갖고 있어 액정표시장치(LCD)나 광학 센서 등에 사용된다. 이 때 액정의 결함을 최소화하는 것이 성능 측면에서 유리한 것으로 알려져 있으나 물질 특성 상 액정의 결함은 불가피하게 발생한다.
윤 교수 연구팀은 이 결함을 단순히 없애는 데만 집중하지 않고 결함의 구조를 이해하고 형성 원리를 명확하게 규명하는 기초연구에 집중했다.
이러한 노력을 바탕으로 액정재료의 위상학적 결함이 안정적으로 발생하는 플랫폼을 구성해 온도 변화에 따른 상전이(phase transition)를 직접적으로 관찰했다.
위상학적 결함의 상전이는 2016년도 노벨물리학상의 주제이기도 할 만큼 기초과학 분야에서 중요하다. 우주 은하의 위상학적 구조적 원리도 이에 바탕하고 있어 많은 연구자들이 집중하고 있는 분야이다.
우주 은하의 위상학적 결함을 관찰하기에는 너무 범위가 크고 시간이 오래 걸린다. 하지만 윤 교수팀이 고안한 플랫폼의 위상학적 결함 구조는 광학 현미경으로 관찰이 가능한 수준의 크기이다. 또한 결함의 상전이가 일어나는 시간도 수초에서 수분 단위이기 때문에 관찰이 용이하다.
여기서 액정 재료들이 형성하는 결함 구조는 하나의 특이점(singularity)을 중심으로 방사형, 원형, 나선형 등의 형태를 갖는다. 특이점은 영화 ‘인터스텔라’에서도 나온 것처럼 우주의 블랙홀의 중심부 부분에 해당한다.
이 액정 재료는 일반적으로 딱딱한 두 유리판 사이에 모세관 현상을 통해 주입해 그 시료를 준비하게 된다. 그러나 이 과정에서 유리판처럼 단단한 기판은 표면효과 때문에 액정 물질의 움직임을 제한시키고 이는 결함의 상전이를 관찰하는 장애물이었다.
연구팀은 물 위에 기름이 떠다니는 현상을 이용해 물 위에 얇은 액정재료 막을 형성함으로써 액정 분자들의 움직임이 제한적이지 않은 환경을 조성했다.
이런 환경에서 온도를 변화시키면 그 구조체를 구성하는 분자와 분자 사이의 미세한 상호작용이 기판에 의한 표면효과보다 훨씬 크기 때문에 위상학적 결함의 상전이를 연속적, 직접적으로 관찰할 수 있다.
이 연구 방식은 온도 변화를 통해 위상학적 결함의 형성과정을 순서대로 혹은 역으로 조절할 수 있다. 따라서 전이과정을 면밀하게 관찰하면 중간 상태의 결함구조를 통해 최초의 그 결함 형태와 구성 분자들의 배열을 정확히 역추적 할 수 있다.
이는 위상학적 결함의 형성 원리를 근본적으로 이해할 수 있는 연구 수단이 될 것으로 기대된다.
윤 교수는 이번 연구에 대해 “연구에 대한 발상의 전환을 통해 남들이 보지 못한 것을 볼 수 있었다”며 “액정 결함에 대한 이번 연구 결과는 산업적 측면 뿐 아니라 기초 학문에 세계적 공헌을 할 수 있을 것이다”고 말했다.
또한 “우리나라가 액정 디스플레이 산업의 강국이지만 액정에 대한 기초연구는 세계적 수준에 비해 높지 않다”며 “이번 연구를 계기로 국내 관련 기초연구에 대한 관심을 촉발시키는 계기가 되길 바란다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 미래유망융합기술파이오니어사업과 신진연구지원사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 물 위에 형성된 액정 결함의 냉각에 의한 위상학적 결함의 상전이 현상의 편광현미경 사진
그림 2. 액정 분자들이 모이는 위상학적 결함의 편광현미경 이미지와 그에 대한 모식도와 액정 분자들이 퍼지는 위상학적 결함의 편광현미경 이미지와 그에 대한 모식도
2017.06.01
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2017년 KAIST 입학식 환영사
KAIST 신입생 여러분!
오늘 이 자리에서 만나 뵙게 되어 매우 반갑습니다.
756명 신입생 여러분의 입학을 진심으로 축하하고 환영합니다.
In particular, I’d like to congratulate the students from abroad from the bottom of my heart.
또한, 이들을 우수한 인재로 지금까지 키워주시고
이 뜻깊은 날을 축하하기 위해 전국 각지에서 먼 걸음을 해주신 학부모님들께 감사를 드립니다.
한편, 바쁘신 중에서도
입학식에 참석하여 자리를 빛내주시는 귀빈 여러분, 그리고 KAIST 교수님들 및 직원 여러분들께도 감사를 드립니다.
신입생 여러분,
여러분들이 입학한 KAIST는 명실공히 국내 최고의 이공계 중심대학이며
세계적 명성을 갖고 있는 대학입니다.
KAIST는 1971년 대학원 과정 개설, 1984년 학사 과정 개설이후
지금까지 58,000여명의 졸업생을 배출했고,
박사 졸업생만 11,700여명을 배출하였습니다.
이들은 우리나라의 과학기술 발전과 산업발전에
중추적 역할을 해오고 있습니다. 우리나라 대표적 대학, 기업, 정부출연연구소 리더급 과학기술자의 20% 이상이 여러분들의 선배입니다. 총장으로서 환영사를 하고 있는 저도 여러분의 선배입니다.
KAIST는 이제 국내뿐 아니라 세계 어디를 가도
KAIST를 모르는 과학자나 교육자는 거의 없을 정도로
세계적 위상을 갖고 있습니다.
그러므로 신입생 여러분들은 이제 KAIST 구성원이 되었다는 자긍심을 갖기 바랍니다.
신입생 여러분!
이런 자랑스러운 대학에 입학할 수 있게 지금까지 헌신적으로
여러분들을 뒷바라지 해주신 부모님들께 힘찬 감사의 박수를 드립시다.
학부모님 여러분!
이런 세계적 대학에 입학한 자랑스러운 자녀들에게 축하의 박수를 보냅시다.
Also, I’d like to ask you to give a big hand to all foreign students.
신입생 여러분들은 앞으로 4년, 혹은 그 이상 기간을
KAIST에서 대학시기를 보내게 될 것입니다.
아무쪼록 KAIST 캠퍼스에서 미래를 향한 큰 꿈을 꾸기 바랍니다.
(Dream a big dream!)
꿈이 있는 자만이 꿈을 이룰 수 있습니다.
꿈이 있어야 여러분의 가슴이 뛰고,
꿈이 있어야 여러분이 열정을 가지고 공부를 하며 미래를 준비하게 됩니다.
사람은 자신의 꿈만큼 이루어집니다.
과학기술의 혁신적 발전을 위한 큰 꿈, 인류사회에 큰 족적을 남길 큰 꿈을 갖기 바랍니다.
꿈을 꾸기 위해 잠만 열심히 자는 사람은
결코 꿈을 이룰 수 없습니다.
꿈을 이루기 위해 젊은 시절 착실히 준비를 하여야 합니다. 대학 4년의 시기는 향후 여러분들의 큰 꿈을 이루기 위한 준비기입니다.
여러분들이 꿈을 이루기 위해 대학시절 준비해야 할 세 가지를 이 자리를 빌어 조언하고자 합니다.
첫째, 기초과목을 탄탄히 그리고 폭넓게 공부하기 바랍니다.
100층 높이의 건물과 10층 높이 건물의 차이는
기반 공사가 얼마나 튼튼히 되어있냐에 달려 있습니다.
10층 높이의 기반공사에 100층 높이 건물을 지을 수 없습니다.
여러분들이 향후 학문의 높은 금자탑을 쌓기 위해서는기초과목을 폭 넓게 공부하며 탄탄히 준비해야 합니다.
더욱이 다가오는 4차 산업혁명시대 새로운 발견과 발명은
전통적 세부 전공이 아닌 전공간의 융복합을 통해 대부분 일어날 것입니다.
그러므로 학문의 경계를 초월하여
여러 전공분야를 용이하게 넘나들기 위해서는 폭넓은 기초지식이 필요합니다.
인공지능 알파고 개발로 세계적 명성을 얻은 데미스 하사비스는
컴퓨터뿐 아니라 생물학, 수학의 탄탄한 기초지식이 그의 성공을 가능하게 하였다고 말합니다.
NMR을 이용하여 복잡한 단백질 구조를 처음 밝힌 업적으로
2002년 노벨 화학상을 수상한 쿠르트 뷔트리히 교수는
화학뿐 아니라 수학과 물리학의 탄탄한 기초지식이 노벨상을 가능하게 하였다고 했습니다.
아무쪼록 대학시절 물리, 수학, 화학, 생물등
기초과학 과목과 컴퓨터 코딩, 통계, 자동제어, 엔지니어링 디자인등
기초공학 과목들을 열심히 공부하기 바랍니다.
또한 강조하고 싶은 것은 인문사회과목도 충실히 공부하라는 것입니다.
스티브잡스는 인문사회 지식이 창의적 연구개발의 근간이 되었다고 하였습니다.
이공계 과목은 좌뇌 중심 교육인 반면
인문사회 과목은 우뇌 중심 교육입니다.
KAIST에서는 좌뇌와 우뇌를 함께 교육하는
전뇌 교육 트랙을 계발하여 제공할 것 입니다.
이런 전뇌 교육을 받은 학생들은 어떤 전공분야도 두려움 없이 도전하며
또한 급변하는 과학기술의 트랜드를 용이하게 이해하며창의력을 발휘하게 될 것입니다.
둘째, 미래 글로벌 리더로서 자질을 연마하기 바랍니다.
여러분들은 지적 능력으로 볼 때 이공계 전공 학생 0.3% 이내
과학영재들입니다. 그러므로 여러분들은 좋던 싫던 미래 과학기술계의 리더로서 역할을 하게 될 것입니다.
더욱이 21세기 메가트랜드를 볼 때
과학기술 분야 뿐 아니라 산업, 경제, 정치, 국방, 외교등
사회 전 분야에서 이공계 리더십이 중요합니다.
한편, 대한민국의 현재 위상은 제가 대학을 입학한 1971년과
비교할 수 없는 국제적 위상이 되었습니다.
경제적으로는 1971년 국민소득 300불 후진국에서 3만불을 목전에 둔 경제 10위권 국가로 성장하였습니다. 과학기술면에서도 SCI 논문이나 국제특허를 거의 내지 못하는 나라에서 국제논문 출판12위, 국제특허 출원 5대 강국으로 성장하였습니다.
이제 여러분이 활동할 21세기 대한민국은
아시아 변방에 위치한 후진국이 아니라
세계인들이 주목하고 있는 7대 혁신 국가 중 하나이며
세계 중심국가로 도약할 잠재력이 있는 나라입니다.
이런 면에서 여러분들은 대한민국의 리더를 넘어 글로벌 리더로서
꿈을 갖기 바랍니다. 여러분들 중에서는 30년후 세계 명문 대학의 총장이 나오고, 세계적 기업의 CEO가 나오리라 기대합니다.
리더십은 하루아침에 생기는 것이 아닙니다.
대학시절부터 리더로서 꿈을 갖고 훈련하고 준비하여야 합니다.
여러분의 리더십 함양을 위해 ‘글로벌 리더십센터’를 설치하여 글로벌 리더의 자질, 매너, 정신을 훈련시키려고 합니다.
특별히 이공계학생인 여러분들이 노력해야할 점이
소통 능력(Communication skill)입니다.
여러분이 살아갈 초연결 수평사회에서 소통은
과학자로서, 리더로서의 기본 자질입니다.
자신의 생각과 의견을 논리적이고 조리있고 설득력있게말이나 글로 표현할 수 있어야합니다.
특히 글로벌 리더로서 비전을 갖고 있는 여러분들은
영어 소통능력이 선택이 아니라 Must, 필수입니다.
아무리 훌륭한 학문적 업적을 쌓아도 영어 소통 능력이 부족하면 국제사회에서 리더가 될 수 없습니다.
인구당 노벨과학상 수상자가 가장 많은 나라,
미국 나스닥 상장 기업이 미국 다음 많은 나라 이스라엘,
그 비결이 무엇이냐고 테크니온 이스라엘 대학 총장에게 질문했더니
전문성과 영어소통 능력이라고 대답하였습니다.
아무쪼록 재학시절 전공 실력과 함께 영어소통능력을 열심히 연마하기 바랍니다.
On the other hand, I‘d like to strongly advise the foreign students to learn Korean during your stay at KAIST.Speaking Korean will be great asset for your career in the future.
마지막으로, 시간 관리 능력을 키우기 바랍니다. 지금까지 여러분들은 대부분 학교 선생님과 부모님이 세운 스케줄에 의해 생활하였기에 여러분들에게 주어진 시간의 진정한 주인이 아니었습니다.
그러나 지금부터 시작하는 KAIST 생활은 여러분들이 시간의 주인이 되어 관리해야 합니다. 여러분 선배들 중에서 KAIST 대학 생활에 적응 못하고 방황하며 학점이 크리스찬 디올(C, D)이나 쌍권총(F,F)을 받는 학생들을 보면 대부분 시간 관리에 실패한 학생들입니다.
특히 첫 학기에 갑자기 주어진 시간의 자유를 관리하지 못한
학생들입니다.
그러므로 지금부터 하루, 일주일, 한달, 일년 단위로 계획을 세워
시간 관리를 철저히 하기 바랍니다.
전공지식 배양, 정신 수양, 정서 함양, 체력 단련 등
4 가지 사항을 우선으로 계획을 세우기 바랍니다.
WHO 세계보건기구가 성공한 리더들을 조사해 보니 지식, 정신, 정서, 체력이 건강한 사람이었습니다.
우리 속담에 시작의 중요성을 강조하여
“시작이 반이다.” 라는 말이 있지요.
그러나 65세인 저의 삶을 반추해 보며,
또한 주변 사람들을 보면서 깨닫는 것은 시작은 반이 아니라 99% 라고 여길 정도로 매우 중요합니다.
대학생활에서 어떤 꿈을 꾸고 어떻게 준비하였느냐에 따라
여러분의 미래가 결정되어집니다.
아무쪼록 KAIST에서 대학 4년이 여러분들의 큰 꿈을 이루기 위한 착실한 준비의 기간이 되길 바랍니다.
KAIST 전 교수님들은 여러분들의 꿈이 잘 이루어지도록
열심히 가르칠 것입니다. 또한 행정직원들은 여러분들을 정성껏 도와 줄 것입니다.
총장인 저도 여러분과 가까이하며
여러분들의 꿈이 이루어지도록 최선을 다할 것입니다.
총장의 사무실과 이메일은 항상 열려 있으니
도움 요청을 주저하지 말기 바랍니다.
여러분의 작은 목소리에 귀를 기울일 것입니다.
여러분들은 KAIST가 존재하는 가장 중요한 이유입니다.
다시 한 번 여러분들의 KAIST 입학을 충심으로 축하하고,
또한 이 자리에 참석하신 학부모님께 감사를 드리면서 저의 환영사를 마치겠습니다.
감사합니다.
2017. 2. 27.
총장 신 성 철
2017.02.28
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박용근 교수, 홀로그래픽 촬영 카메라 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀이 간유리(optical diffuser, 광 디퓨저)를 이용한 홀로그래픽 카메라를 개발했다.
연구팀의 홀로그래픽 카메라는 어떠한 가정도 필요 없이 일반적인 홀로그램을 측정하는 기술로 사진 찍듯 홀로그램을 측정할 수 있는 이상적인 홀로그래피에 근접한 기술이다.
이번 연구 결과는 네이처 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 10월 28일자 온라인 판에 게재됐다.
사진은 실제 눈으로 보는 것과 같은 원근감과 볼륨감을 표현할 수 없다. 그 이유는 현존하는 전자기기의 대역폭(~100 GHz)이 가시광의 진동수(~100 THz)에 훨씬 미치지 못하기 때문이다.
따라서 사진 기술로는 빛의 세기만 측정 가능하고, 원근감과 입체감 정보를 담은 빛의 파면 정보는 직접적으로 측정할 수 없다.
위상 문제(phase problem)라고 불리는 이 현상은 가시광 뿐 아니라 적외선, 자외선, 엑스레이 등 전자기파를 다루는 방대한 분야 전반에 큰 걸림돌로 남아 있었다.
이러한 위상 문제를 피해 간접적으로 빛의 파면을 측정하는 기술을 홀로그래피라고 한다. 그러나 이 홀로그래피 기술은 추가적인 참조 빛을 필요로 해 사진기술처럼 빠르게 전파되지 못했다.
수 세기동안 과학자들은 사진 찍듯 홀로그램을 찍기 위해 연구했으나 제안된 기술들은 대부분 특수한 입사 빛을 가정한 상황에서만 작동해 일반적인 상황에서 널리 사용되지 못했다.
연구팀은 입사 빛의 특수한 상황을 가정하는 대신 간유리를 활용해 입사 빛을 무작위로 산란시켰다. 무작위로 산란된 빛의 결맞음(파동이 간섭 현상을 보이는 성질) 정도에 대한 수학적 상관관계를 활용해 입사한 빛의 파면을 온전히 측정할 수 있음을 이론적으로 제안했다.
연구팀은 이론에 따라 렌즈 대신 간유리를 삽입한 홀로그래픽 카메라를 제작했고 실험을 통해 성공적으로 작동하는 것을 확인했다. 일상에서 쉽게 볼 수 있는 물체를 홀로그램으로 측정했고, 초점 위치를 자유자재로 바꿈으로써 이 기술이 일반적인 경우에도 작동함을 증명했다.
연구팀의 홀로그래피 카메라는 그 형태와 구성이 간단해 렌즈 대신 간유리를 카메라 센서 앞에 대는 것만으로 홀로그램의 측정이 가능해진다. 핸드폰 카메라 등에 적용해 상용화가 가능할 것으로 기대된다.
같은 원리를 활용해 다른 대역의 위상 문제도 해결할 수 있다. 특히 엑스레이 영역의 문제를 해결한다면 초고해상도 엑스레이 현미경의 구현이 가능해져 과학계 전반에 큰 발전을 가져올 수 있을 것으로 예상된다.
논문의 1저자인 이겨레 학생은 “이번 기술은 사진을 찍듯 홀로그램을 측정할 수 있는 이상적인 홀로그래픽 카메라에 가장 근접한 기술이다”며 “핸드폰 카메라 등에 쉽게 적용해 홀로그래피의 대중화가 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 제안된 홀로그래픽 카메라. 일반적인 광 디퓨저를 홀로그래픽 렌즈로서 활용
그림2. 입사한 빛의 파면 (왼쪽, incident field)과 제안된 기술로 측정된 파면 (오른쪽, retrieved field)
그림3. 일반적인 물체의 (주사위) 홀로그램
2016.11.01
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홀로그래피 이용한 빛 산란 제어기술 개발
- 산란 제어를 통해 감추어진 물체를 볼 수 있는 기술 -
- 네이처 사이언티픽 리포트 5월 29일자 온라인판 게재 -
최근 ‘투명테이프의 재발견’이라는 게시물이 인터넷을 뜨겁게 달궜다. 불투명한 유리창에 투명테이프를 부착하자 흐릿하게 보이던 유리가 투명해지는 현상이었다. 투명테이프로 불투명한 유리의 요철이 메워져 빛 산란이 줄여진 간단한 과학의 원리다.
이처럼 우리 실생활에서 쉽게 접할 수 있는 빛의 산란을 홀로그래피를 이용해 손쉽게 제어할 수 있는 기술이 KAIST와 MIT 공동연구팀에 의해 개발됐다.
KAIST(총장 강성모)는 물리학과 박용근 교수가 미국 MIT 분광학 연구소와 공동으로 홀로그래피를 활용해 빛 산란을 제어하는 기술에 개발에 성공했다고 29일 밝혔다.
연구 결과는 세계적인 과학저널 네이처(Nature)가 발행하는 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’ 5월 29일자 온라인판에 게재됐다.
이 기술을 이용하면 구름, 연기와 같은 장애물 때문에 보이지 않던 건너편의 물체를 또렷하게 볼 수 있다. 게다가 사람의 피부와 같이 산란이 심한 물체 뒤에 숨어있는 대상까지도 선명하게 관찰할 수 있다.
연구팀은 관찰하고자 하는 물체 중간에 위치한 장애물의 빛 산란을 제어하기 위해 빛의 방향과 세기를 모두 기록하는 홀로그래피 기술을 활용했다.
연구팀은 이를 통해 산란된 빛의 정보를 기록한 후 각각의 빛을 정확하게 반대편으로 다시 빛을 반사해 원래의 이미지를 얻어내는데 성공했다.
예를 들어, 복잡한 궤적으로 당구공이 당구대에서 굴러갈 때 공을 멈추고 반대 방향으로 공을 굴리면 다시 이전의 궤적으로 가는 것과 같은 원리다.
이러한 현상은 물리학에서 위상 공액(phase conjugation)으로 알려져 있는데, 박 교수팀은 세계 최초로 위상 공액과 디지털 홀로그래피 기술을 이용해 산란이 심한 벽 뒤에 있는 물체의 2차원 이미지를 관찰하는데 성공했다.
박용근 교수는 “빛의 산란을 제어해 불투명해 보이는 벽 뒤를 볼 수 있는 이 기술은 앞으로 물리학, 광학, 나노기술, 의학은 물론 군사적인 용도 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.
또 “이번 기술은 일반적으로 알려진 투시카메라 또는 투명망토 기술과는 다르다”며 “현재로선 빛의 산란을 정밀하게 제어한 원천기술 개발에 의미를 두고 있다”며 개발된 기술에 대한 확대 해석을 경계했다.
그림1. 관찰영상
그림2. 빛 산란 제어의 원리
2013.05.29
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매미와 개구리는 지휘자없이 어떻게 합창할까
나무위의 매미와 논두렁의 개구리는 지휘자 없이 어떻게 합창할까? 이와 관련해서, KAIST 바이오 및 뇌공학과의 조광현 교수는 생명체의 동기화된 주기적 진동신호의 생성원리를 최근 규명했다. 나무에 붙어있는 많은 반딧불들의 동시다발적인 깜빡임, 매미들의 조율된 울음소리, 뇌신경세포들간의 전기신호, 세포내 분자들의 농도변화에 이르기까지 생명체는 다양한 형태의 주기적 진동신호 교환을 통해 정보를 전달하는데, 이들은 놀랍게도 정확히 동일한 위상(phase)으로 동기화되곤 한다. 이는 마치 오케스트라에서 지휘자 없이도 모든 연주가 일정한 박자에 맞춰 이루어지는 것과 같다.
어떻게 생명체의 여러 주기적 진동신호들이 그러한 동기화를 이루는가?
우리학교 바이오및뇌공학과 조광현(曺光鉉) 교수 연구팀이 대규모 가상세포(virtual cell)실험을 통해 생명체의 다양한 주기적 진동(oscillation)신호들이 동기화(synchronization)되는 보편적인 원리를 규명했다.
曺교수팀은 이번 연구를 통해 여러 독립적인 주기적 진동신호들은 양성피드백(positive feedback)을 통해 서로의 위상에 영향을 줘 하나의 동일한 위상으로 수렴되는 현상을 밝혀냈다.
특히 양성피드백은 이중활성(double activation) 또는 이중억제(double inhibition)의 구조로 구현된다. 이중활성피드백은 연결시간지연이 짧을 때, 이중억제피드백은 연결시간지연이 길 때 보다 안정적인 신호동기화를 가능하게 했다.
또한, 노이즈(noise) 교란이 있을 때 이중활성피드백은 진동신호의 주기보다 진폭을 안정적으로 유지하는 반면 이중억제피드백은 연결강도에 불규칙한 변화가 주어졌을 때 일정한 주기와 진폭을 유지시켜줬다. 현존하는 대부분의 현상들이 이러한 원칙을 따르고 있었다.
이번에 규명된 원리는 생체내 주기적 진동신호의 동기화가 교란될 때 발생하는 뇌질환 등 여러 질병의 원인을 새롭게 조명하는 계기를 마련할 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 생명과학의 난제에 대해 IT융합기술인 시스템생물학(Systems Biology) 연구를 통해 해답을 제시할 수 있음을 보여줬으며, 향후 생명과학 연구에 있어서 가상세포실험의 무한한 가능성을 제시했다.
曺교수는 “생명체는 복잡하게 얽혀있는 것으로 보이는 네트워크속에 이와 같이 정교한 진화적 설계원리를 간직하고 있었다”며 “이러한 규칙들은 임의로 수많은 디지털 진동자들을 만들어 인공진화를 통해 신호의 동기화 현상을 관측하였을 때에도 마찬가지로 성립된다는 흥미로운 사실을 확인했다”고 말했다.
이 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단 연구사업의 일환으로 수행되었으며, 연구결과는 세포생물학 분야 권위지인 세포과학저널(Journal of Cell Science) 2010년 1월 26일자 온라인판에 게재됐다.
세포생물학 실험결과만을 출판하는 이 저널에 순수 컴퓨터시뮬레이션만으로 수행된 가상세포실험 연구결과가 게재된 것은 매우 이례적인 일이다.
인터넷주소: http://jcs.biologists.org/cgi/content/abstract/jcs.060061v1
<용어설명>◯ 양성피드백(positive feedback): 서로 연결되어 있는 두 요소 사이에 어느 하나의 변화가 결과적으로 스스로를 동일한 방향으로 더욱 변화시키는 형태의 연결구조.
<사진설명>◯ 설명: A: 서로 상호작용하는 두 생체신호 진동자(oscillator)들의 예시. B: 이중활성 양성피드백으로 연결된 진동자들. C: 이중억제 양성피드백으로 연결된 진동자들. D: 연결강도에 따라 진동신호 동기화에 소요되는 시간. E: 연결강도 증가에 따라 점차 진동신호 동기화가 되어가는 모습의 예시 (좌측의 비동기화 진동신호들이 점차 우측의 동기화된 진동신호들로 변화되어 가는 과정을 나타냄).
2010.02.02
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기계공학과 박강수 박사 후 연구원, 산업자원부장관상 수상
우리 학교 기계공학과 박강수 박사 후 연구원(지도교수 : 윤성기 교수)은 산자부에서 주최하는 "에너지주간 2007" 에너지 논문경시대회에서 산업자원부 장관상을 수상했다.
박 박사는 “적응적 내부 경계를 갖는 레벨셋 방법을 이용한 쉘 구조물의 위상최적설계” 논문으로 CAE 및 응용역학분야의 우수성을 인정받았다.
대한기계학회에서 대상자를 추천하여 논문경시대회를 통해 에너지관련 전공자의 직무능력 배양 및 기업의 우수인재를 확보한다. 수상자에게는 에너지관련 공기업 취업 가점을 부여하게된다. 시상식은 지난 22일(월), COEX 그랜드 볼륨에서 있었다.
2007.10.30
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