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움직이는 단백질 구조 실시간 규명
단백질 동영상 촬영, 신약 개발에 큰 도움이효철 교수, 미국 국립과학원 회보(PNAS) 2일자 발표
KAIST 화학과 이효철(李效澈, 33) 교수가 움직이는 단백질의 구조를 실시간으로 규명하는데 성공했고 관련 논문이 세계적인 저널인 미국 국립과학원회보(PNAS, Proceedings of National Academy of Science) 5월 2일자로 게재되고, 그 우수성을 입증받아 ‘이 주의 논문’으로도 채택됐다.
일반적으로 단백질의 삼차원 구조는 엑스선 결정법 (X-ray Crystallography)을 사용해서 밝혀내게 되는데 이 방법으로는 정지되어 있는 단백질의 안정적인 구조만을 볼 수 있다.
李 교수팀은 엑스선 결정법을 더욱 발전시킨 방식인 시간분해 엑스선 회절법이란 방식을 이용했다. 이는 정지되어 있는 단백질의 구조뿐 만 아니라 작동하고 있는 단백질의 동적인 구조까지도 밝혀낼 수 있는 획기적인 방식이다.
이 새로운 기술을 사용하면 움직이는 단백질의 동영상을 촬영할 수도 있어 단백질의 작동기작을 밝히는 데에 중요한 도구가 될 것이며 앞으로 신약개발을 하는 데에도 큰 도움을 줄 것으로 보인다. 또한 이 기술은 단백질뿐 아니라 나노물질에도 응용 가능하므로 BT뿐만 아니라 NT분야에도 기여할 수 있을 것으로 보인다.
이 연구결과는 미국의 아르곤 국립연구소의 APS 가속기와 유럽연합방사광가속기 (ESRF) 센터에서 측정되었으며 李 교수의 주도하에 이루어진 국제적인 공동연구의 결과라 할 수 있다.
2005.05.04
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얼음입자내 수소저장메커니즘 세계최초 규명
미래 수소에너지 개발에 획기적 전기마련
이흔 교수팀, 네이처(Nature)誌 7일자에 발표
섭씨 0℃ 부근의 온도에서 수소 분자가 얼음 입자 내에 만들어진 나노 크기의 수많은 빈 공간으로 저장될 수 있다는 사실이 世界最初로 규명됐다.
KAIST(한국과학기술원)는 생명화학공학과 이흔(李琿, 54) 교수팀이 이와 같은 자연 현상적 수소저장 메커니즘을 규명했으며, 관련 연구결과 논문이 세계적 과학전문저널인 네이처誌 7일자에서 가장 주목해야 할 논문으로 선정돼 해설 및 전망기사와 함께 발표되었다고 밝혔다.
미래의 거의 유일한 청정에너지인 수소에너지를 얼마나 잘 활용할 수 있느냐의 성공여부는 효과적인 저장 기술의 확보 여부에 달렸다. 그동안은 영하 252 ℃ 극저온의 수소 끓는점에서 수소 기체를 액화시켜 특별히 제작된 단열이 완벽한 용기에 저장하거나, 350 기압 정도의 매우 높은 압력에서 기체 수소를 저장하는 방법을 널리 사용해 왔다. 하지만 수소는 제일 작고 가벼운 원소여서 어떤 용기의 재질이건 속으로 침투하는 성질 때문에 이 방법들은 경제성이나 효율성이 떨어지게 되고 극저온이나 높은 압력의 사용으로 인한 여러 가지 기술적 난제들을 가질 수밖에 없었다.
이러한 문제점들을 극복하기 위해 그동안 전 세계적으로 수소저장합금, 탄소나노튜브 등을 이용한 차세대 수소저장 기술연구가 활발히 이뤄지고 있지만 이러한 특수 물질들의 저장 재료로서의 한계성 때문에 현실적으로 적용하기가 어려웠다.
그러나 이번에 발표된 李 교수의 연구결과는 수소를 저장하기 위한 기본 물질로 물을 이용하기 때문에 매우 경제적이며 또한 친환경적인 수소 저장 방법이라 할 수 있다. 순수 물로만 형성된 얼음 입자에는 수소를 저장할 수 있는 빈 공간이 존재하지 않는다. 그러나 순수한 물에 미량의 유기물을 첨가하여 얼음 입자를 만들 경우 내부에 수많은 나노 공간을 만들게 되며, 바로 이 나노 공간에 수소가 안정적으로 저장되는 특이한 현상이 나타난다.
특히, 주목할 만한 사실은 우리가 쉽게 다룰 수 있는 영상의 온도에서 수소가 저장되고, 수소를 포함하고 있는 얼음 입자가 상온에서 물로 변할 때 저장된 수소가 자연적으로 방출된다는 것이다. 이러한 수소의 저장과 방출이 짧은 시간 내에 단순한 과정으로 진행되며, 더욱이 수소를 저장하는 물질에 물을 사용함으로써 지금까지 알려진 저장합금이나 탄소나노튜브 등의 수소저장 재료와는 달리 거의 무한대로 얼음 입자를 반복해 활용할 수 있을 뿐만 아니라 필요시 방대한 얼음 입자로 이뤄진 공간에 수소의 대규모 저장이 가능하게 된다.
궁극적으로 물로부터 수소를 생산하고, 생산된 수소를 얼음 입자에 저장한 후 이를 최종 에너지원으로 이용하여 수소를 연소시키거나 연료전지에 사용하면 다시 수증기가 만들어지게 된다. 李 교수는 이렇게 물, 얼음, 수증기로 이루어지는 수소의 순환 시나리오를 제시할 수 있으며, 앞으로 이를 완성하기 위한 체계적이고 과학적인 접근이 필요할 것으로 판단된다.고 말했다.
지구상에서 가장 보편적이고 풍부한 물질인 물로 이루어진 얼음 입자에 수소를 직접 저장할 수 있는 메커니즘이 밝혀짐에 따라 앞으로 미래 수소 에너지를 이용하는 수소자동차, 연료전지 개발에 획기적인 전기를 마련한 것으로 보인다.
2005.04.07
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박사과정 이주평 씨, 국제학회 "최고논문상" 수상
박사과정 이주평 씨 IEEE RTAS 국제학회 "최고논문상" 수상
우리학교 전자전산학과 컴퓨터공학연구실의 박사과정 학생인 이주평(李柱坪, 26, 지도교수 박규호) 씨가 최근 미국 샌프란시스코에서 열린 실시간 기술 및 임베디드 기술 분야의 세계적 학술행사인 제 11회 IEEE RTAS 국제학회에서 최고논문상을 수상했다.
최고논문상(Best Paper Award)은 실시간 시스템과 임베디드 분야에서의 뛰어난 업적을 인정하여 국제전기전자기술협회(IEEE) 컴퓨터연구회(Computer Society) 산하 관련 분야 전문가들이 수여하는 상이다. 李 씨는 "임베디드 리눅스의 실시간 성능을 향상시키기 위한 임계영역 진입 지연 기법"에 대한 연구로 그 영예를 안았다.
IEEE RTAS(Real-Time and Embedded Technology and Application Symposium) 학술대회는 IEEE가 매년 주최하는 행사로, 이번에 개최된 제11회 학술대회는 지난 3월 7일부터 10일까지 3박4일간의 일정으로 미국 샌프란시스코에서 개최됐다. 이번 학회는 미국을 비롯한 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 스웨덴 등 유럽의 여러나라와 일본, 싱가폴, 대만 등 약 20여개국에서 200여명의 관련학자들이 참여한 학술행사였다.
이주평 박사과정 수상 개요
논문제목 :
임베디드 리눅스의 실시간 성능을 향상시키기 위한 임계영역 진입 지연 기법 (Delayed Locking Technique for Improving Real-Time Performance of Embedded Linux by Prediction of Timer Interrupt)
논문저자 :
제 1저자 : 이주평(KAIST 전자전산학과 박사과정 3년차)
제 2저자 : 박규호(지도교수)
논문내용 :
이 논문에서는 임베디드 리눅스의 실시간 성능을 향상시키기 위한 새로운 기법인 "임계영역 진입 지연 기법"을 제안한다. 이 기법은 일반 프로세스가 임계영역으로 진입하기 이전에 임계영역으로의 진입 및 실행이 미래의 실시간 프로세스의 스케쥴링을 방해할 것으로 예측되는 경우 임계영역으로의 진입을 거부하고 임계영역이 차후에 실행되게 하는 기법으로써 이를 통해 타이머 인터럽트에 의해 정확한 시간에 깨어나서 바로 실행되어야 하는 실시간 프로세스의 스케쥴링 지연시간을 상당히 줄여준다. 이 기법의 성능을 측정하기 위해 기존의 리눅스 2.4.18 커널을 수정하고 새로운 모듈을 더하여 프로토타입을 구현하였다. 성능측정 결과 임계영역 진입 지연 기법을 적용한 경우 스케쥴링 지연시간이 기존방식의 23% 이하로 줄어듬을 확인했다.
최우수논문상 선정 이유 :
그동안 임베디드 리눅스의 큰 문제점으로 지목되어 왔던 실시간성 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기법과 이를 실제 시스템에서 쉽게 구현하기 위한 방법을 함께 제시함으로써 매우 실용적인 논문으로 평가받았다.
참고자료 :
1. 올해 IEEE RTAS 학회에 제출된 총 논문편수 : 158편
2. 이중 채택된 논문편수 : 53편
미국 : 32편 / 이탈리아 : 3편
프랑스, 독일, 스웨덴, 오스트리아 : 각 2편스위스, 홍콩, 일본, 네덜란드, 캐나다, 영국, 스페인, 대만, 한국, 싱가폴 : 각 1편
3. 참고사이트 (학회 사이트) http://www.cis.upenn.edu/rtas05/
2005.03.22
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박규호 교수, 차세대PC학회 초대회장으로 선임
최근 창립된 한국차세대PC학회 초대회장에 우리학교 전자전산학과 박규호(朴圭皓, 55) 교수가 선임됐다. 18일(금) 오전 11시, 서울 프레스센터 19층 매화홀에서 창립총회를 열고 출범한 한국차세대PC학회(Korean Institute of Next Generation PCs)는 차세대 PC구현을 위한 학술적 연구를 목표로 설립됐다.
차세대 PC분야는 인간을 중심으로 그 환경을 제공하는 유비쿼터스 컴퓨터, 입고 사용하는 착용형 컴퓨터, 몸의 내부로 통과시키는 먹는 컴퓨터, 몸에 이식하여 사용하는 이식형 컴퓨터를 위한 하드웨어 시스템, 응용 및 시스템소프트웨어, 휴먼 인터페이스, 인간공학, 생체정보공학, 패션 디자인, 사회심리 등 의 제반 분야를 망라하고 있다.
박규호 교수 약력
1969~1973 서울대학교 전자공학 학사
1973~1975 한국과학원 전자공학 석사
1979~1983 Paris XI 대학 전자공학 박사
최종학위논문제목 Study on the Performance and Realization of Adaptive Algorithm
1975.8~1978.8 동양정밀 주식회사 개발실 개발과장
1977.1~1977.12 Philips Research Lab., Eindhoven 연구원
1987.1~1987.2 동경대학 객원교수
1989.2~1990.1 일리노이 대학, Urbana University of Illinois 객원교수
1983.4~현재 한국과학기술원 전자전산학과 전기및전자공학전공 교수
2005.03.22
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이귀로 교수, LG전자기술원 원장 취임
전자전산학과 이귀로(李貴魯, 53) 교수가 최근 LG전자기술원 원장에 취임했다.
LG전자기술원은 차세대 기초기술 R&D 역량강화와 우수인재양성을 목적으로 (주)LG전자가 설립한 중앙연구소이며, 李 교수의 임기는 3월부터 3년간이다.
국내 기업이 산하기관의 장으로서 현직 대학 교수를 3년간이나 장기적으로 초빙, 유치하는 것은 국내 처음이다. 이는 KAIST만이 지닌 민간기관 파견이라는 독특한 제도로 가능하다. 국내 일반대학의 경우 연구연가제도를 이용, 통상 1년 이내의 민간기업체 파견만을 허용하는 데 반해, 애초부터 국가 산업발전에 기여함을 목적으로 설립된 KAIST는 국내 기업체에 1년 이상의 중장기파견을 허용하는 독특한 제도를 갖고 있다.
李 교수는 86년 KAIST 부임 이래, 두 차례 연구처장 보직을 수행한 바 있으며, 지난 97년 이후에는 한국과학재단 지원 우수공학연구센터(ERC)인 미세정보시스템 연구센터 소장으로 재직하며 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 초소형 라디오의 세계 최초 구상과 구현 등의 연구 업적을 갖고 있다.
2005.03.15
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뇌신경 보호유전자 세계 첫 발견
KAIST 생명과학과 김재섭 교수(43세)팀은 지나친 자극으로부터 신경세포를 보호하는 유전자를 세계 최초로 발견하고, 이 유전자를 열병을 뜻하는 파이렉시아(Pyrexia)라고 명명했다.
이 유전자는 채널 단백질을 만들며, 이 채널은 섭씨 39도 이상의 고온에 의해 작동된다. 특히 이제까지 온도에 의해 작동되는 채널 단백질들은 여러 종류 발견되었으나, 자극으로부터 신경을 보호하는 채널은 파이렉시아가 처음이다. 이 유전자는 신경세포가 고온에 대해 과민하게 흥분하여 스트레스성 반응을 보이고 이로 인해 기능이 손상되는 것을 방지한다.
또한 이 유전자의 기능이 약화되면 섭씨 40도 고온에서 수분 내에 신경기능이 마비되지만, 이 유전자의 기능이 강화되면 이러한 고온에서도 신경세포의 기능이 손상되지 않고 정상적으로 작동한다.
KAIST 김재섭 교수는 "파이렉시아 채널을 인위적으로 작동시키는 약(화합물)을 개발할 경우, 상습적 마약 복용 등으로 신경이 과도하게 자극되어 뇌기능이 손상되는 것을 방지할 수 있는 획기적인 길이 열릴 것이다"라고 말하면서 "이번 연구 결과는 독감을 비롯한 각종 열병에 의해 의식을 잃거나 뇌기능이 영구하게 손상되는 것도 방지할 수 있는 길을 열었다"며 그 의미를 밝혔다.
한편, 이 연구 결과는 미국에 국제특허 출원되었으며, 세계 최고의 유전학 및 인간질병 유전자 권위지인 네이처 제네틱스 (Nature Genetics) 3월호에 논문으로 계제될 예정이다. 또한 네이처 제네틱스는 이 발견의 중요성을 감안하여 이 논문을 1월 31일자로 인터넷 (http://www.nature.com/ng/)에 먼저 공개했다.
이 유전자는 KAIST 생명과학과와 제넥셀(주)가 공동으로 2003년에 완성한 세계 최초의 형질전환초파리 게놈검색시스템을 활용하여 발굴되었으며, KAIST 생명과학과와 제넥셀(주)는 "형질전환초파리 게놈검색시스템"을 활용하여 파이렉시아 이외에도 여러 종류의 인간질병 및 신경관련 유전자를 발굴하여 연구에 박차를 가하고 있다.
2005.01.31
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한국공학상에 곽병만(기계), 우성일(화공)교수
한국과학재단은 30일 제6회 한국공학상 수상자로 KAIST의 곽병만(59), 우성일(53) 교수 등 4명을 선정했다.
KAIST 기계공학과의 곽 교수는 기계재료분야에서, 우 교수는 화학공학분야에서 각각 선정됐고, 이 밖에도 전기전자분야에 현동석 한양대 전자전기컴퓨터공학부 교수(55), 건축토목분야에 홍성완 한국건설기술연구원 지반연구부 박사(60)가 각각 선정됐다.
곽병만 교수는 최적설계분야의 국내외 리더로 토폴로지 최적설계에서 새로운 민간도법에 의해 기존구조로 셀을 추가하는 방법과 이론을 최초로 제안해 설계가 가능토록 했다.
우성일 교수는 세계적으로 300편이상의 논문 및 특허를 발표했으며 개발기술을 관련 회사에 제공해 국제경쟁력을 높이고 국내 촉매 및 반도체 공정분야 학문발전에 크게 공헌했다.
현 교수는 산업의 대형화에 따른 전력장치 및 설비의 대용량화에 필수적인 전력변환시스템의 고압화 구현을 위해 임의의 전압으로 확대 가능한 새로운 중성점 제한형 멀티레벨의 회로구성과 제어기업을 세계에서 처음으로 개발했다.
또한 홍 박사는 전통적인 터널엔지니어링 기술에 지리정보시스템, 가상현실, 인공지능기법 등의 가시화 첨단기법을 적용해 온라인으로 터널현장을 실시간 관리하는 정보관리시스템을 개발했다.
시상은 내년 1/4분기중 대통령이 직접 실시하며 수상자에게는 대통령 상장과 함께 상금 5천만원이 지급된다.
2004.12.31
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한국형 휴머노이드 로봇 휴보(HUBO) 개발
기계공학과 오준호(吳俊鎬, 50) 교수팀은 지난 3년여의 연구기간에 걸쳐 국내 최초로 이족보행이 가능한 완전한 외양을 갖춘 2족 보행 로봇을 개발하고 그 사진을 공개했다.
연구책임자: 오준호 교수
연구진 : 김정엽(박사과정 4년), 박일우(박사과정 3년), 이정호(박사과정 3년), 김민수(박사과정 1년), 조백규(박사과정 1년)
새로이 선보인 휴머노이드로봇 휴보는 2003년도에 개발된 KHR-2의 성능을 업그레이드 한 모델로 몸 전체의 기계적 강성을 증가 시켜 보다 안정된 보행을 가능하게 하였고 상체 관절의 구동방식을 개선하여 더욱 부드러운 동작이 가능하게 하였다.
HUBO는 현재 0~32cm보폭으로 최대 시속 1.25km/h 전진보행한다. 좌/우 옆걸음, 뒤걸음, 좌/우 회전 걸음, 다양한 몸동작, 독립적인 5개의 손가락 운동, 독립적인 양 안구 운동, 손목의 힘/모멘트 센서를 통한 외력감지 등이 가능하며 이를 통하여 자유걸음새, 외력에 따라 움직이는 팔동작, 외부 안내에 따라 자유롭게 걷는 걸음, 비젼을 통한 실시간 목표 추적, 음성 인식 및 합성을 통한 대화 등을 수행한다. 아직 달리기(주행)과 층계오르기 등의 걸음새는 구현 되지 않았으나 추후 연구를 실시할 예정이다.
KHR 시리즈를 구현함에 있어 가능한 많은 구동자유도, 가능한 긴 작동시간, 콤팩트하고 미려한 외관(예: 백팩의 제거), 저렴한 개발비 및 최소의 유지비, 최단의 개발기간을 목표로 하였다.
이를 위하여 구동감속부, 힘/모멘트 센서, 관성센서, 서보 드라이버, 분산제어기, 실시간 제어 아키텍쳐 등 요소 기술을 자체 설계하여 구현함으로써 설계를 최적화 하도록 하였다. 또한 간결한 구조물설계를 통하여 기계적 강성을 얻었으며 기구학적 불확실성을 최소화 하였다.
연구개발과정을 표로 보면 아래와 같다.
기간
지원기관
예산
KHR-1
2002.1 - 2002.12
BK21, HWRS ERC
0.8억
KHR-2
2003.1 - 2003. 12
BK21, 기관고유사업
1.7억
KHR-3(HUBO)
2004.1 - 2004. 12
BK21, 산업자원부
5.5억
특징
KHR-1
21축, 중앙집중제어 방식,
머리와 손 부분이 없는 보행 기능위주의 구조 키 130cm, 무게:45Kg
KHR-2
41축, 분산제어방식(CAN 통신)
실시간 window xp - RTX
power 300w, 키:125cm, 무게 55kg, 비젼 기능
부분적 커버를 갖는 외양
보행속도: 25cm, 65회/분 = 0.95km/h 연속작동시간: 45분/1회충전
KHR-3(HUBO)
KHR-2의 업그레이드된 기구 및 기능
- 음성합성 및 인식기능
- 몸체의 기계적 강성 증가
- 상체 관절의 구동 메카니즘 개선
- 완벽한 enclosure 형 와관 구현
- 32cm 보행+ 65회/분 = 1.25Km/h - 연속작동: 90분 /1회충전
향후계획:
- 층계오르기 구현, - 보행속도 향상, - 달리기 구현
- 자유걸음새 구현, - 인간과 상호작용능력 개선 - 다양한 대중 performance 시연
한편, 휴보 개발의 기대 효과를 살펴보면,
- 환상을 현실에서 구현할 수 있다는 비젼을 제시,
- 국내의 기술력으로 휴머노이드 로봇을 개발함으로써 기술력을 대 내외에 과시하여 국민적 자긍심을 고취,
- 관련 첨단기술(구동기, 감속기, 2차전지, 각종센서, 제어기, 시스템기술)의 국산화를 통한 기술 spin off 효과 - 관련기술 최 선진국인 일본과 가시적인 경쟁을 통한 국가 기술위상확립 등을 들 수 있다.
2004.12.27
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인간-로봇 상호작용 핵심연구센터 개소식(10.21, 4시)
"로봇에게 마음을 주자”
KAIST 인간-로봇 상호작용 핵심연구센터(소장 : KAIST 기계공학과 權東秀 교수, 47)가 오는 21일(목) 오후 4시 KAIST 기계공학동 1층 공동강의실에서 개소식을 개최한다.
KAIST 신성철 부총장, 과기부 정윤 연구개발국장, 인간기능생활지원지능로봇 기술개발사업단 김문상 단장 등 100여명의 관계자들이 참석한 가운데 개최되는 이날 개소식에서는 KAIST 휴먼로봇 아미엣을 포함한 지능로봇 5대와 대전시립합창단원 4명의 합동축하공연도 있을 예정이다. 또한 연구센터 현판식을 마친 후에는 센터 연구실로 이동하여 활동분야에 대한 개괄적인 소개도 진행된다.
인간-로봇 상호작용 핵심연구센터(Human-Robot Interaction Research Center : HRI-RC)는 서비스 로봇의 지능향상을 목표로 하고 있다.
로봇의 활동영역이 산업현장에서 우리의 안방으로까지 넓어지면서 로봇과 인간의 상호작용은 필연적인 요소가 됐다. 따라서 로봇의 시각, 음성, 인지, 감정, 제스처 등 로봇의 각종 지능을 향상시키는 일은 인간과의 상호작용을 위한 로봇 연구의 핵심과제가 됐다.
인간과 로봇의 상호작용은 기계, 전자, 컴퓨터, 통신, 의학, 인지 및 정서심리학 분야의 학제간 통합연구로 이뤄진다. 통합적 연구과제 수행을 위해 이 센터에서는 KAIST를 포함한 9개 대학의 교수 45명과 석. 박사과정 연구원 120여명이 참여하고 있으며, 한국과학기술연구원과 한국기계연구원 등 두개의 연구기관과 첨단 기업체 3곳이 공동참여 중에 있다.
지난해 과학기술부의 21C 프론티어 연구개발 사업 중 하나인 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단의 지정연구센터로 확정된 인간-로봇 상호작용 핵심연구센터는 앞으로 10년간 시각, 청각, 음성, 몸짓, 도구 등을 이용한 로봇과 인간의 상호작용연구를 수행하여, 차세대 지능로봇분야의 핵심기술연구를 위한 구심적 역할을 수행할 계획이다.
인간-로봇 상호작용핵심연구센터(HRI-RC)
HRI-RC는 과학기술부의 21C 프론티어사업의 일환으로 계획된 인간기능 생활지원 지능로봇 기술개발사업단의 지정연구센터로 확정되어, 향후 10년간 시각, 청각, 음성, 몸짓, 도구 등을 이용한 로봇과 인간의 상호작용연구를 학교, 기업체, 연구소와 연계하여 합동으로 수행하여, 차세대의 지능로봇분야의 핵심기술연구를 위한 구심적 역할을 수행하며, 연구를 위한 제반 지원활동을 하고 있다.
HRI-RC의 연구인력 구성은 교수 45명, 석. 박사과정 연구원 120여명, 기업체 3곳이 참여하고 있다. 이 센터는 HRI관련인력양성, 산학연 기술공유 및 협력을 위한 학술세미나, 국제공통Workshop, 국내외 MoU체결 및 연구진행에 따른 기술연수 등으로 연구지원활동을 추진 중이다.
여기서 HRI-RC의 HRI의 의미는 “Human-Robot Interaction을 의미하는, 즉 인간과 로봇의 상호작용을 뜻한다. 기존의 로봇연구가 산업로봇에 집중되었던 반면, 최근의 로봇연구는 지능로봇, 즉 로봇이 인간의 활동을 여러 분야에서 보조, 지원해줄 수 있는 서비스기능을 가진 방향으로 연구가 활발히 진행 중이다. 여기서 인간과 로봇의 상호작용연구는 그 지능의 향상을 핵심 지원하는 역할을 하게 된다. 이러한 지능로봇연구의 결과 가사보조, 의료, 완구, 예술, 노인 도우미 등에 다각적인 응용을 시도 중이다. 로봇이 이러한 기능을 수행하기 위해서는 기존 로봇이 그저 인간처럼 단순히 움직이거나, 산업용 로봇이 일정하게 짜여져 있는 프로그램을 따라 생산일선에서 작동을 했던 기능만을 가지고서는 도저히 그 역할을 담당할 수 없다. 이러한 핵심기술 개발을 위해서는 바로 로봇 지능의 개발이 우선적이라는 데 모든 연구의 공통점이 있다. 그리하여 연구개발측면에서 공상과학영화에서 등장하는 터무니없다고 생각되던 액션이나 기능 등이 부분적인 실현가능성을 가지고 접근하고 있다는 것을 의미한다.
이러한 로봇지능의 개발은 곧, 로봇 기능의 괄목할 만한 확대와 더불어 그 활용의 다양한 분야에서 적용할 수 있게 될 것이다. HRI-RC의 로봇은 인구구조학적으로 노년인구의 급증과 더불어 복지문제가 당면한 여러 문제점 등을 해결하는데 한 몫을 담당하게 된다. 이를 위해서는 인간과 로봇의 상호작용 연구가 필연적이다. 로봇의 인간의 감정과 행동을 이해하고 그에 상응하는 역할을 담당하게 하기 위해서는 상호작용을 위한 시각, 청각, 대화음성, 감정 등의 인식을 위한 인터페이스 기술개발이 뒤따르게 된다. 이러한 내용은 인지적 모델 개발, 상호작용 틀의 설계 및 매개 인터페이스 구조 설계를 위한 기술개발이 기본연구 목표로 하고 있다. 이러한 기술적 뒷받침은 그 동안 연구가 활발히 진행되어왔던 인간-로봇 상호작용, 텔레로보틱스, 햅틱 시스템의 설계 및 제어, 햅틱 랜더링, 의료로봇, 엔터테인먼트 로봇, 재활로봇분야가 크게 뒷받침될 것이다.
이 연구의 핵심기술은 로봇의 인간에 대한 시각, 대화음성, 멀티모달 상호작용, 매개 인터페이스, 제스쳐, 표정 및 촉각표현에 범위를 두고 있다.
시각 인터페이스는 로봇과 인간의 상호작용을 위해서 우선적으로 해결되어야 할 부분으로 로봇을 사용하는 사람의 위치와 자세를 인식하게 해야 하는데, 사용자에 대한 상황변화에 무관하게 강한 얼굴인식능력을 가져야 하며, 이러한 얼굴인식이 이루어진 후, 다음 단계로 로봇은 서비스제공을 위해 감정상태에 대한 변화탐지 및 분석능력을 가져야 한다.
대화음성 인터페이스기술은 로봇이 다양한 환경 내에서 노인층의 음성을 인식기술을 의미하는데, 이러한 기술은 감시시스템, 보안시스템, 원거리통신 및 신호처리분야의 발전을 기대할 수 있다.
멀티모달 상호작용기술은 현재까지 집중되어 있던 하드웨어적 또는 소프트웨어적인 기술발전이 로봇의 작동요소에 집중되어 있던 반면, 로봇이 인간의 일상생활지원, 노인간호 및 복지, 공공서비스 등의 적용면에서 상호 협력하는 체계적 기술을 의미한다. 이러한 기술은 컴퓨터공학, 인지공학, 로봇 공학의 기술적 결합을 통해서 만이 이루어질 수 있으므로 각 기술간의 협동공동연구가 불가피하다.
로봇의 감정표현기술연구는 로봇이 친숙한 외관은 물론 오감기능(시각.청각.후각.미각.촉각), 안면근육운동을 이용한 감정표현기능 및 음성기능을 가질 수 있는 기술개발에 초점을 맞추고 있다. 이러한 안면 근육 운동기능은 기존의 기능으로는 어려웠으나, 현재는 EAP (Electroactive Polymer)와 같은 기능성 재료 및 응용기술연구의 활발한 진행으로 근육운동기능의 구현이 가능해지고 있다. 이러한 로봇이 감정표현이 가능해지면 인간과 공존할 수 있는 가치가 상승되므로 매우 중요한 기술이라 할 수 있다.
매개 인터페이스기술은 인간과 로봇이 상호작용을 하는 즉, 이동형 인간 공생형 로봇부문에서 향후 수년 내에 발전이 진전되는 부분이다. 로봇과 인간간의 휴먼 인터페이스 뿐 아니라 휴대TV, 전화 등의 기존 유비쿼터스 환경간의 결합을 통한 사용자와 로봇이 간편히 통신하는 기술적 실현도 이루어지게 된다. 또한 로봇과 지능형 플랫폼, 각종 센서 정보처리를 기존의 IT산업과 결합, 발전되는 것도 기대된다. 각종 지능화된 단말이 내장된 사이버주택, 로봇하우스도 진전될 전망이며, 홈 오토메이션 환경에서 로봇은 이동성, 정보전달성에 있어서 음성통신, 데이터통신, 화상전송 등이 로봇을 통해서 가능해질 수 있는 통신분야의 이동단말 요소기능융합의 견인차 역할을 담당하게 될 것이다.
표정표현기술은 로봇이 인간과 상호작용하면서 인간에게 보다 친밀한 느낌이 전달될 수 있도록 인간이 선호하는 형태로 자신의 의사를 표현하도록 하는 기술이다. 로봇 기술이 아무리 발달된다 할 지라도 로봇의 표정이 인간에게 거부감이 나지 않도록 자연스럽고 친밀하게 동작하도록 해야 할 것이다. 이를 위해서는 표현에 대한 데이터베이스구축, 인공피부개발, 안구구동기술, 얼굴근육구동기술 및 인공근육 구동기의 개발이 이루어질 전망이다.
촉각표현기술은 지능로봇에서 자연스러운 사용자 인터페이스 기술을 위해 인간의 피부가 가진 촉각을 감지할 수 있도록 하는 모든 기술을 총칭한다. 이 촉각의 범위는 위부로부터의 힘, 압력, 온도, 질감 등이 포함되며 이러한 기능을 로봇이 갖게 되면 자연스러운 휴먼 인터페이스가 가능하여 폭넓은 분야로의 적용이 가능해질 것이다.
이렇게 국내외 연구센터들이 연구에 집중하고 있는 인간형 로봇에 대한 시각, 대화음성, 멀티모달상호작용, 매개 인터페이스, 제스쳐, 표정 및 촉각표현기술의 개발은 지금까지는 초기 단계라 할 수 있다. 국내외에서도 학계와 연구소를 중심으로 연구가 진행 중이며, 이와 더불어 핵심요소기술과 전문인력부족의 문제점, 산업계의 단기성 투자성향, 선진국의 장벽 등 넘어야 할 장애가 산재하지만, 연구에 대한 강한 의지와 정부차원에서의 지원 등으로 전망이 그리 어둡지 만은 않다. 정보통신부, 산업자원부, 과학기술부 및 교육부의 이러한 21C 국가 주력 산업인 반도체, 로봇 등의 산업기반을 구축하여 관련 산업의 관련 시너지 효과로 성장 잠재력을 가지고 있어 다각적인 투자와 지원을 아끼지 않고 있다. 이는 단순히 그 기술의 축적 뿐 아니라, 연계 산업의 성장은 물론 궁극적인 목표인 인간의 복지실현에도 크나큰 기여를 할 것으로 전망된다. HRI의 산업체 응용분야로는 로봇생산업체, PDA, Mobile phone, 가정용, 의료용, 완구 분야로써 전체 혹은 부분적인 기술이전도 가능하다고 보여진다.
2004.10.20
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대한민국최고과학기술인상에 윤덕용 교수
황우석 서울대 교수와 공동
황우석 서울대 교수(수의학과)와 윤덕용 한국과학기술원(KAIST) 석좌교수(신소재공학과)가 국내 과학자에게 주어지는 최고의 영예인 상금 3억원의 `대한민국 최고 과학기술인상"을 수상한다. 과학기술부와 한국과학기술단체총연합회는 20일 황 교수와 윤 교수를 대한민국 최고과학기술인상 수상자로 선정했다고 밝혔다.
황 교수는 인간의 몸체 각 부분으로 분화할 수 있는 인간배아 줄기세포를 세계 최초로 배양함으로써 신체나 장기에 손상을 입은 환자의 세포치료를 가능케 하는 업적을 이뤘다.
윤 석좌교수는 분말재료의 액상 소결중에 일어나는 기공소멸 현상을 발견하고 그 이론을 제시했으며 다결정체에서 조성변화에 의한 입계와 액상막의 이동현상을 발견하고 그 원리를 규명했다. 또 입자 성장과 계면구조 변화와의 관계를 정립함으로써 세계적으로 연구업적을 인정받았다고 과기부는 설명했다.
대한민국 최고 과학기술인상은 1968년부터 시행되던 대한민국과학기술상이 확대, 개편된 것으로 매년 이학, 공학, 농수산, 의.약학 등 4개분야에서 1명씩 선정해 대통령상장과 상금 3억원이 각각 수여된다.
수상자에게 각각 주어지는 상금 3억원은 국내에서 제정된 모든 상중에서 최고의 액수로 정부의 과학기술 육성에 대한 의지가 담겨있다.
과기부는 수상자 후보 28명을 접수해 1차 심사에서 10명으로 압축한 뒤 종합심사에서 황, 윤 교수 등 2명을 최종 수상자로 결정했다고 설명했다.
시상식은 21일 서울 삼성동 코엑스에서 열리는 제37회 과학의 날 기념식에서 있을 예정이다.
2004.04.22
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KAIST 교수가 옥스퍼드 출판사에서 대학 교과서 출간
KAIST 기계공학과 이대길(李大吉, 52) 교수와 MIT 기계공학과의 서남표(68) 교수는 공저로 옥스퍼드 출판사(Oxford University Press)에서 대학 교과서를 출간하기로 최종 결정되었다고 밝혔다.
「복합재 구조의 공리설계 및 제조 - 로봇, 공작기계, 자동차구조에의 응용 (Axiomatic Design and Fabrication of Composite Structures-Applications in Robots, Machine Tools and Automobiles)」이란 제목의 이 교과서는 복합재료를 이용한 로봇, 공작기계, 자동차 등에 적용한 내용을 포함한 최초의 교과서로서, 서남표 교수가 개발한 공리설계(Axiomatic Design)원리를 복합재료로 된 구조설계에 최초로 적용한 내용이 기술되며, 750페이지 분량으로 오는 8월에 출간될 예정이다.
KAIST 이대길 교수는 “이번 교과서 출간이 최종 결정되기까지 2명의 외부 교수 심사와 Oxford 출판사의 Committee meeting 및 Delegate meeting 등 1여년간의 매우 엄격한 출판 심사를 거쳤으며, 국내대학 교수가 옥스퍼드출판사에서 책을 출간하는 경우는 거의 없다” 고 했다.
* 참고로 이 교과서의 첫 번째 저자인 KAIST 이대길 교수는 서울대 학사, KAIST 석사, MIT 박사과정을 졸업하였으며, 1986년도부터 KAIST 교수로 재직하고 있다. 현재까지 21명의 박사 배출 및 국제논문 133편, 국제특허 10편, 국내특허 52편을 등록한 실적을 가지고 있으며, 특히 지난 2003년 12월에는 전량 수입하던 자동차 엔진 가공용 텅스텐카바이드 보링바보다 성능이 훨씬 뛰어난 복합재료를 이용한 보링바를 세계최초로 개발, 현대 기아자동차에서 사용하게 한 공로를 인정받아 산업포장인 근정포장을 수상한 바 있다.
두 번째 저자인 서남표 교수는 현재 MIT의 석좌교수이자 KAIST 초빙석좌교수로서 지난 1984년부터 1988년도까지 미국 과학재단의 과학담당 부총재(Assistant Director for Engineering / 대통령 추천 및 상원 인준으로 임명)를 역임하였으며, 미국 정부의 공학담당 연구개발 총책임자로서 당시까지 일본에 뒤지던 미국의 제조업 경쟁력을 크게 향상시킨 공로를 인정받고 있다. 1992년도부터 10년동안은 MIT 기계공학과의 학과장을 역임하였으며, 공리설계(Axiomatic Design)원리의 창시자이기도 하다.
2004.03.25
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프랑스 INSA총장 초청 간담회 개최
■ 2.19(목)
16:00 INSA 총장 도착, KAIST 총장실 방문
16:50 기념식수(KAIST-INSA 학술교류협정 체결 10주년 기념)
17:10 출입기자 초청 간담회(KAIST 본관 1층 회의실) ■ INSA 총장의 KAIST 방문목적
- KAIST와 INSA-Lyon은 지난 1994년 학술교류협정을 체결한 이후, 매우 긴밀한 협력관계를 유지하고 있음. 상호간에 다수의 교수, 연구원의 교류가 있었으며, 총장의 상호방문도 모두 5회나 됨.- 매년 15명의 교환학생을 상호교류하여 10년간 누적인원이 100여명이 되며, 그동안 4회의 공동연구가 이뤄졌음. 또한 공동학위제도를 운영하고 있는데, 2002년도에는 기계공학분야에 1명(김병준)이 KAIST와 INSA가 수여하는 공동박사학위를 받은 바 있음.
- 이와 같은 성공적인 협력관계의 10주년을 기념하고, 더욱 강화된 교류관계를 위한 협약서를 체결하기 위해 INSA 총장이 오는 19일(목) KAIST를 방문하며, 당일(19일)에는 교류관계 10주년을 기념하는 기념식수(보리수 나무)와 기자 간담회를, 20일(금)에는 KAIST 학위수여식에서 축사를 하게 됨.
- 이런 KAIST-INSA의 관계를 축하하기 위해, 프랑스 정부를 대표하여 프랑스와 데스쿠엣(Francois Descoueyte) 주한 프랑스 대사도 학위수여식에서 축사를 하게 됨
2004.02.28
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