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배상민 교수 연구팀, iF 디자인 어워드 수상
〈 배 상 민 교수 〉
우리 대학 산업디자인학과 배상민 교수 연구팀인 ID+IM이 세계 최고 권위의 디자인 공모전인 2017 iF 디자인 어워드 건축 부문에서 본상을 수상했다.
iF 디자인 어워드는 독일 국제 포럼이 주관하는 디자인 공모전으로 레드닷 디자인, IDEA 디자인과 함께 세계 3대 디자인 공모전으로 알려져 있다.
1953년부터 독일국제포럼디자인이 주관해 매년 전 세계에 출시되는 다양한 분야의 제품과 디자인을 혁신성, 기능성, 친환경성, 내구성 등의 기준을 통해 심사한다. 올해는 전 세계 59개국에서 5천 500여 건이 넘는 제품이 출품됐다.
배 교수 연구팀의 수상 작품인 ‘컬처 박스쿨’은 문화체육관광부 산하 문화융성위원회와 협력해 제작한 이동식 컨테이너 공간 플랫폼이다.
컨테이너의 내부, 외부에 모듈을 부착해 사무실, 교육 공간, 갤러리 등 다양한 용도로 사용 가능하며 이를 통해 문화 소외지역에 적합한 문화공간을 제공할 수 있다.
또한 태양광 패널이 부착돼 자체적으로 전기를 생산할 수 있고 집수 및 정수 시스템, 통신 기능을 갖췄기 때문에 독립적인 운용이 가능하다.
컬처 박스쿨은 컨테이너의 특성을 활용해 공간을 쉽고 빠르게 만들 수 있으며 빠르게 분해해 다른 곳으로 이동할 수도 있다.
배 교수는 “문화소외지역과 도심의 젠트리피케이션(Gentrification) 현상에 대한 효과적 해결책을 제시하기 위해 노력했다” 며 “궁극적으로는 지리적 조건에 상관없이 모든 사람들이 동일한 문화 향유와 교육의 기회를 갖는 것에 목표를 두었다” 고 말했다.
또한 “이러한 사회적, 경제적 가치를 인정받아 이번 공모전에서 수상할 수 있었던 것 같다. 앞으로도 소외받는 이들이 세계 최고의 디자인을 누릴 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
배 교수 연구팀인 ID+IM은 2005년부터 사회공헌 디자인(Philanthropy Design)을 연구 주제로 삼아 혁신적인 디자인을 통해 사회 전반의 다양한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있고, 세계적 권위의 디자인상을 50여 회 이상 수상했다.
□ 그림 설명
그림1. 수상작인 컬처 박스쿨 조감도
2017.05.17
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한동수 교수, 크라우드소싱 기반 실내 위치인식 시스템 개발
〈 한 동 수 교수 〉
우리 대학 전산학부 한동수 교수 연구팀(지능형 서비스통합 연구실)이 실내 공간에서 획득한 와이파이 신호의 수집 위치정보를 자동으로 파악할 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술은 글로벌 실내 위치인식 시스템 구축에 필요한 핵심 기술로 다수의 스마트폰에서 수집된 무선랜 핑거프린트의 수집 위치를 자동으로 라벨링하는 인공지능 기법이다. 비용을 절감하면서 높은 정확도를 가질 수 있고 무선랜 핑거프린트 수집이 가능한 건물이라면 어느 곳에도 적용 가능하다.
여러 글로벌 기업들이 실내 GPS를 실현하기 위해 전 세계 주요도시에서 수만 건의 실내 지도를 수집했다. 실내 지도와 함께 신호 지도 수집도 시도했지만 높은 정확도를 갖지 못했고 그 결과 실내에서의 위치 인식 서비스 질이 떨어진다.
연구팀은 문제 해결을 위해 실내를 이동 공간과 체류 공간으로 구분하고 각각의 공간에 최적화된 수집 위치 라벨링을 자동화하는 기술을 개발했다.
연구팀이 개발한 기술은 복도, 로비, 계단과 같은 이동 공간에서도 수집된 신호의 위치정보를 별도의 외부 정도 없이도 자동으로 라벨링하는 새로운 자율학습(Unsupervised Learning) 인공지능 기술이다.
이 기술을 토대로 기초실험연구동(N5)과 김병호-김삼열IT융합빌딩(N1)에서 실험을 실시했고, 충분한 양의 학습 데이터가 주어진다는 가정 하에 오차범위 3~4미터 수준의 정확도를 보였다.
이는 수작업을 통해 수집 위치를 라벨링한 결과와 비슷한 정확도로 연구팀이 함께 개발한 지자기 신호, 3축 가속기, 자이로스코프 기반의 딥러닝을 활용한 새로운 센서 퓨전 기법을 통하면 정확도가 더욱 상승하는 결과를 보였다.
그 동안 스마트폰을 통해 수집된 핑거프린트는 활용되지 못하고 버려졌지만 개발된 기술을 통해 무선랜 핑거프린트 빅데이터 영역이 새롭게 열릴 것으로 기대된다.
개발된 GPS 구축 기술은 글로벌 기업이나 국내 위치정보 서비스 기업 등이 전국 범위에서 위치정보 서비스를 제공할 때 도입해 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 예상된다.
GPS 신호가 도달하지 않는 실내 환경에서 위치인식 정확도가 높아짐에 따라 포켓몬고 등의 O2O(online to offline) 위치기반 게임도 실내에서 실행 가능할 것으로 기대된다.
또한 다양한 위치기반 SNS, 사물인터넷 등 서비스가 활성화되고 위급한 상황에서 112나 119에 구조요청을 할 시 정확한 위치 파악이 가능할 것으로 보인다.
한 교수는 “개발된 글로벌 실내 위치인식 시스템 구축 기술을 KAIST 실내 위치인식 시스템인 카이로스(KAILOS)에 탑재해 서비스 할 예정이다”며 “전 세계 어느 건물에서든 정확도 높은 실내 위치인식 시스템을 손쉽게 구축할 수 있고 장래에 대부분 실내 공간에서도 위치인식 서비스가 제공 가능할 것이다”고 말했다.
카이로스는 2014년 KAIST에서 출시한 개방형 실내 위치인식 서비스 플랫폼이다. 자신이 원하는 건물의 실내지도를 카이로스에 등록하고 해당 건물의 핑거프린트를 수집해 실내 위치인식 시스템을 구축하도록 지원 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 핑거프린트를 수집하여 신호지도를 구축한 뒤, 구축된 신호지도를 기반으로 위치를 추정하는 과정
그림2. KAILOS가 여러 가지 신호와 센서를 복합적으로 사용하였을 때 예상되는 정확도
2017.04.12
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박용근 교수, 성능 수천배 향상된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수 연구팀(KI 헬스사이언스 연구소)이 성능이 2천 배 이상 향상된 3차원 홀로그래픽 디스플레이 기술을 개발했다.
이번 연구를 통해 기존 무 안경 홀로그래픽 기술의 큰 문제점이었던 제한적인 영상 크기와 시야각을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
유현승 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 광학 분야 국제 학술지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 1월 24일자 온라인 판에 게재됐다.
공상과학 영화에 자주 등장하는 3차원 홀로그램은 대중에게 친숙한 기술이지만, 영화 속 홀로그램은 컴퓨터 그래픽 효과로 만들어낸 것이다. 실제 기술로 구현하기에는 한계가 많기 때문이다.
이 때문에 디스플레이 산업계는 2차원 영상 두 개로 착시 효과를 활용하는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)에 집중하고 있다. 이 기술들은 3차원 이미지 대신 두 개의 서로 다른 2차원 이미지를 눈에 투사하는 방식을 채택한다.
3D안경 등 특수 장비 없이도 볼 수 있는 3차원 홀로그램을 만들기 위해선 공간광파면 조절기(빛이 퍼져나가는 방향을 정밀하게 조절할 수 있는 광학제어장치)를 이용해 빛의 방향을 변경해야 한다.
그러나 이와 같은 공간광파면 조절기를 3차원 디스플레이로 사용하지 못하는 가장 큰 걸림돌은 픽셀의 개수이다. 최근 각광받는 고해상도 모니터의 많은 픽셀 개수조차도 2차원 이미지에만 적합할 뿐 3차원 이미지를 만들기에는 정보량이 매우 부족하다.
이 때문에 기존의 기술로 만들 수 있는 3차원 영상은 크기 1센티미터, 시청 가능 각도 3도 이내 수준으로서 실용성과는 거리가 멀다.
연구팀은 문제 해결을 위해 공간광파면 조절기만 사용하는 대신 간유리를 추가적으로 활용해 빛을 무작위로 산란시켰다. 무작위로 산란된 빛은 여러 방향으로 퍼지기 때문에 넓은 각도에서 시청 가능하고 영상 크기도 확대된다.
하지만 무작위한 패턴을 갖기 때문에 특별한 제어 없이는 3차원 이미지를 볼 수 없다. 연구팀은 빛의 결맞음(파동이 간섭 현상을 보이는 성질) 정도에 대한 수학적인 상관관계를 활용해 빛을 적절히 제어해 문제를 해결했다.
연구팀은 실험을 통해 가로, 세로, 높이 2센티미터 영역에 약 35도의 시청각을 갖는 3차원 이미지를 제작하는 데 성공했다. 이는 기존의 공간대역폭보다 약 2천 600배 이상 향상된 결과이다.
연구팀의 홀로그래픽 디스플레이는 기존의 공간광파면 조절기에 간유리를 추가하는 것만으로 제작이 가능해 일반적인 디스플레이 장치와 결합해 상용화가 가능할 것으로 기대된다.
1저자인 유현승 학생은 “물체의 인식을 방해한다고 여겨진 빛의 산란을 적절히 이용해 기존 3차원 디스플레이보다 향상된 이미지를 만들 수 있음을 선보였다”며 “특수 안경 없이 볼 수 있는 실용적인 디스플레이의 기반이 될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 시간역행반사 창의연구단 사업과 미래유망융합기술파이오니어사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 3차원 홀로그래픽 디스플레이의 모식도
그림2. 2 cm × 2 cm × 2 cm 영역에 만들어진 3차원 이미지
그림3. 3차원 홀로그래픽 디스플레이의 원리
2017.01.24
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신종화,김도경,이용희 교수, 수학적 공간채움 원리 적용한 신소재 개발
우리 대학 신소재공학과 신종화, 김도경 교수와 물리학과 이용희 교수 공동 연구팀이 수학의 공간채움 원리를 이용해 기존 기술보다 2천 배 이상 높은 유전상수를 갖는 전자기파 신소재를 개발했다.
이번 연구 결과는 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 8월 30일자 온라인 판에 게재됐다.
유전상수는 소재의 전기적 성질 중 가장 기본이 되는 성질로, 물질 내부의 전하 사이에 전기장이 작용할 때 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 나타내는 단위이다.
진공 상태의 유전상수는 1이고, 자연에 존재하는 물질과 개발된 메타물질을 포함해 가장 큰 광대역 유전상수는 최대 1천600 수준이다.
유전상수가 수천 이하에 머물렀던 이유는 유전상수 향상에 사용됐던 근본 원리에 한계가 있었기 때문이다. 유전상수를 키우기 위해서는 같은 전기장이 가해졌을 때 더 큰 유전분극이 나타나게 만들어야 한다.
이를 위해 기존에는 피뢰침 끝에 강한 전기장이 모이는 개념의 ‘전기장 국소화 원리’가 사용됐다. 피뢰침이 뾰족할수록 끝에 더 강한 전기장이 모여 유전분극이 강해지지만 그 대신 유전분극이 강해지는 공간적 범위가 좁아지게 된다.
결국 이 원리는 강한 유전분극일수록 미치는 영향의 범위는 좁아지는 근원적 한계를 갖는다. 실제로 기존 유전상수를 증대시킨 메타물질에서는 전기장이 강하게 모이는 부분이 매우 좁은 영역에 국한된다.
연구팀은 문제 해결을 위해 수학적 공간채움 구조를 전자기 소재에 대입했다. 공간채움 구조란 선으로 한 차원 높은 면을 채우는 구조를 뜻한다. 유한한 크기를 갖는 면의 모든 점을 통과하는 연결된 선을 그릴 수 있으며 이 때 선의 길이는 무한대이다.
이를 응용해 기존의 피뢰침처럼 좁은 영역에서만 발생하는 강한 유전분극이 메타물질 공간 내부 전체에 밀집돼 나타나게 만들었다. 또한 공간채움 선의 방향을 조절해 밀집된 유전분극이 서로 상쇄되지 않고 합쳐지도록 조절했다.
연구팀은 이는 마치 여러 개의 시냇물이 만나 큰 강물이 되는 효과와 같다고 설명했다. 즉, 좁은 공간에 증대된 유전분극들이 공간채움 구조를 통해 거대하게 발현되는 효과를 고안했고 실제로 구현함으로써 삼백만 이상의 큰 유전상수를 얻을 수 있었다.
유전상수가 320만이면 이 물질을 활용한 축전기의 전기용량은 진공에 대비해 320만 배 커지고, 전자기파를 흡수하는 비율이나 방출하는 속도 또한 320만 배 커진다.
또한 굴절률이 약 1천 800배(유전상수의 제곱근)가 되기 때문에 이 소재 안에서 빛의 속도는 1천 800배 느리게, 파장은 1천 800배 짧아진다. 이를 통해 렌즈 등의 소자는 1천 800배 가량 작게 만들 수 있고 기존의 이미징 장치보다 1천 800배 세밀하게 물체를 관찰할 수 있다.
특히 아주 얇은 막으로도 원하는 방향으로 전자기파를 반사시키거나 대부분 흡수시킬 수 있기 때문에, 전투기나 함정에 씌워서 레이더에 탐지되지 않도록 하는 스텔스 표면 등 국방 응용이 기대되며, 5G 휴대전화용 안테나 등 무선통신 분야 적용도 가능할 것으로 예상된다.
또한, 가시광선에서도 만약 그 원리가 적용된다면 바이러스를 직접 볼 수 있는 수준의 매우 높은 분해능을 가진 현미경 등 더욱 다양한 응용이 기대된다.
신 교수는 “간단한 수학적, 물리적 원리가 혁신적 성능을 갖는 신소재 개발로 이어질 수 있음을 밝혔다”며 “이는 기초 원리의 중요성을 확인한 값진 경험이었고, 앞으로도 이러한 원리를 기반으로 신소재 개발을 지속하겠다”고 말했다.
신소재공학과 장태용 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구는 삼성미래기술육성재단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 본 연구에서 개발된 메타물질의 모식도와 실제 사진
그림2. 수학분야의 공간채움구조
2016.09.06
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KAIST에 코오롱 문화예술 나눔 공간 ‘스페이스K’ 오픈!!
- 코오롱-카이스트 KI빌딩 로비에 문화예술 경험 공간 상시 운영 -
- ‘스페이스K", 코오롱-KAIST LSI센터에 이은 메세나 협업 공간
- ‘스페이스K",그룹 본사 비롯한 강남, 대구, 광주 BMW 전시장에서 상시 운영, 3월 9일 대전 확대 오픈
- 첫 전시 ‘멜팅 포인트(Melting point)‘로 최신 미디어 아트 선보여
- 장영혜 중공업, 홍성철, 뮌, 류호열 등 역량 있는 미디어 작가 참여
우리 학교는 9일 대전 본원 KI빌딩 1층에 코오롱그룹과 함께 학생들을 위한 문화예술나눔공간 ‘스페이스K"를 오픈했다.
깊이 있는 문화예술 지원과 지역민을 위한 문화예술 나눔을 목표로 운영되는 코오롱의 ’스페이스 K‘는 지난해 과천그룹 본사를 시작으로 서울 강남, 대구, 광주 BMW 전시장에 마련돼 상시 운영되고 있으며 이번에 대전으로 확대 오픈했다.
6월 9일까지 열리는 첫 전시는 ‘멜팅 포인트(Melting point)展’이다. 미디어 아트를 소재로 예술과 기술의 접점을 탐색하는 이번 전시는 KAIST 학생들에게 최근 화두인 기술과 감성의 결합을 소재로 창의적 사고를 경험할 수 있도록 기획됐다. 특히 장영혜 중공업을 비롯해 홍성철, 뮌, 류호열 등 역량있는 미디어 작가가 참여해 다양한 스펙트럼을 확인 할 수 있다.
"스페이스 K"는 무료 오픈공간으로 전시, 공연, 이벤트, 강연, 체험학습 등 다양한 문화예술행사가 연중 마련돼 KAIST 학생들에게는 아이디어를 얻을 수 있는 창의적인 공간으로 활용될 예정이다.
코오롱-KAIST는 다양한 형태로 산학협력을 추진해왔다. 2011년 9월 ‘코오롱-KAIST 라이프스타일 이노베이션센터(KOLON-KAIST LifeStyle Innovation Center)’를 개소하고 KAIST와 그룹 미래 신수종사업 발굴과 육성을 위한 상호협력 MOU를 체결했다.
이후 KAIST 학생과 교직원을 대상으로 인류의 미래 생활을 바꿀 아이디어 공모를 진행했으며 코오롱인더스트리는 11월 KBS2 "개그콘서트"의 애정남 팀과 함께 KAIST를 방문, 코오롱 스타일링 클래스(KOLON Styling Class)를 개최한 바 있다.
코오롱의 메세나 프로그램 시작은 1998년부터 매년 여름 진행해온 ‘코오롱분수문화마당’으로 거슬러 올라간다. 지역민을 위해 클래식, 뮤지컬, 마술쇼 등 다양한 장르의 공연 중심의 메세나를 약 10여 년간 진행해오다가 2009년부터는 ‘코오롱여름문화축제’로 개칭, 미술 중심의 전시 행사로 거듭났다. 2개월의 전시기간 중 8천여 명이 방문해 전시를 관람하는 등 호응이 높아 같은 공간을 활용한 더욱 심도 있는 문화예술공간 ‘스페이스K"를 오픈하기에 이른 것이다.
2012.03.12
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입자 물리학 연구소 ‘NPKI’ 발족 워크샵 가져
- 신의 입자 ‘힉스(Higgs)" 추적하는 국내·외 물리학자 대거 참석 -
24일 발족하는 ‘새로운 물리학 한국연구소(이하 NPKI: New Physics at Korea Institute)’가 29일까지 6일간 서울 신라호텔 영빈관 루비홀에서 국내외 물리학자 50여명을 초청해 워크숍을 갖는다.
KAIST 물리학과 최기운 교수의 인사말로 시작되는 이날 행사에서는 ‘거대강입자 가속기시대의 톱 쿼크의 물리학과 전자기 약작용 대칭성 깨짐(Top physics and electroweak symmetry breaking in the LHC era)’을 주제로 세계 각국 물리학자들의 열띤 토론이 펼쳐진다.
NPKI는 자연의 가장 근본적인 원리를 탐구하고, 그 의미를 집중적으로 연구하며, 성과를 일반인은 물론 향후 물리학자를 꿈꾸는 청소년들과 나누기 위해 올해 설립됐다.
NPKI 발족 기념행사의 일환으로 치러지는 이번 워크숍의 국내 조직위원으로는 KAIST 물리학과 최기운 교수, 고등과학원 고병원 교수, 고등과학원 전응진 교수 등이 활동한다.
이밖에 차바 차키(Csaba Csaki) 미국 코넬대 교수, 크리스토프 그로젼(Christophe Grojean) 유럽입자물리연구소(CERN) 교수, 에레즈 에치온(Erez Etzion) 이스라엘 텔아비브대 교수, 졸탄 리게티(Zoltan Ligeti) 미국 버클리대 교수 등 세계적 석학들이 해외 위원으로 참여한다.
워크숍 3일째인 26일 오전에는 신라호텔 파인룸에서 물리학자를 꿈꾸는 중고등학생들 20명을 참가비 없이 선발, 초청해 일일 물리학자 체험프로그램인 ‘씨앗 프로그램(Seeds Program)’을 진행한다.
선발된 학생들은 세계적인 물리학자들이 토론하는 모습을 직접 참관하는 한편 물리학자들의 학문적 일상을 체험하는 기회를 갖는다. 아울러 유럽입자물리연구소 길라드 페레즈 교수의 강연을 듣고 질의 응답하는 시간도 마련했다.
한편, 이번 워크숍은 NPKI가 주관하고 신라호텔, BK21 KAIST Physics, KAIST 물리학과, 서울대학교 물리학과, 고등과학원, 양자시공간연구센터가 후원한다.
2012.02.22
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KAIST, 담장 허물고 녹색 대전 동참
- 담장 1,180m철거, 대전 시민 휴식 공간 조성 -
우리학교와 대전시를 가로막는 담이 철거된다.
4월 5일부터 시작된 이 공사를 통해 정문을 중심으로 갑천변쪽 담장을 없애고 그 자리는 시민들의 휴식공간으로 탈바꿈 될 예정이다.
대전광역시가 2006년도부터 추진중인 ‘대덕연구개발 특구 휴식 공간 조성사업’에 동참하여 1,180m에 이르는 담장을 이번 4월부터 6월까지 3개월에 걸쳐 사업비 6억 5천만원을 전액 대전시에서 지원받아 진행된다.
2008년 12월 기준으로 7개 기관이 공사를 마쳤고 2010년까지 총 15개소 개방을 추진하고 있다. 담장 철거는 캠퍼스 전경 확보, 기관 이미지에 대한 친화감 유도, 담장부근의 사장된 공간 활용의 효과가 있는 것으로 평가받고 있다.
우리학교의 한 관계자는 “연구기관의 녹지공간을 개방하여 시민과 공유함으로써 부족한 휴식 공간 확충과 폐쇄적인 연구단지 이미지를 개선하고, 과학·환경·문화·예술이 함께 조화를 이루는 열린 문화를 창출할 것이다”고 말했다.
이 사업을 통해 앞으로 매년 대전시의 지원을 받아 동측담장 철거, 동문 전면 교통섬 화단설치, 어은동 안 산책로 정비 및 운동시설 설치 등을 할 예정이다.
2010.04.09
조회수 11367
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대학구내 국내최초 인터넷/북카페 KAIST에 오픈
- 도서관내에 설치, 정보, 문화, 휴식 제공 정보문화 복합 공간
- 대덕밸리 종사자 비롯, 지역 주민들에게도 자유롭게 개방 예정
KAIST(총장 로버트 러플린)가 국내대학에서는 최초로 교내 과학도서관 1층에 정보문화 복합 공간 개념의 인터넷/북카페를 22일(수) 오후 2시 개관했다.
이 인터넷/북카페는 총 150평 규모로써 서점, 카페, 인터넷(15석), 프리젠테이션(10석) 등의 시설을 갖추고 있으며, 3억여원의 시설공사비가 투입됐다.
KAIST는 이 시설을 주변 대덕밸리 종사자들에게도 자유롭게 개방할 예정이며, 지역주민들과 함께하는 정보문화의 열린 공간으로 활용되기를 기대한다고 밝혔다.
로버트러플린 KAIST 총장은 축사를 통해“민간 지역 사업이 캠프스에서 사업을 하는 것이 진정한 민관협업의 결정체”라면서“이 인터넷/북카페는 신념을 가지고 추진하는 사업의 일환으로 이곳 대전에서 이루어낼 수 있는 많은 가능성을 보여주는 좋은 모델”고 말했다.
소민호 KAIST 도서관 정보운영팀장은 “이제 도서관은 단순한 정보제공의 역할에서 벗어나 문화와 휴식까지 제공하는 복합문화공간으로 거듭나야 한다”며, “인터넷/북카페 오픈을 계기로 현재의 도서관을 단계적으로 리모델링, 유비쿼터스 라이브러리(Ubiquitous Library)로의 변화에 대비해 나갈 것”이라고 밝혔다.
한편, 이날 개관식에는 선병렬 국회의원, 박성효 대전시 정무부시장, 설동호 한밭대 총장 등이 참석했다.
2005.06.23
조회수 18228
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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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