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김범준 교수, 빛에 반응해 모양과 색 변하는 스마트 마이크로 입자 개발
〈 김범준 교수, 이준혁 박사, 구강희 박사 〉
우리 대학 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀이 빛에 의해 모양과 색을 바꿀 수 있는 스마트 마이크로 입자 제작기술을 개발했다.
아주 작은 입자의 모양이나 색을 원하는 대로 가공(fabrication)할 수 있게 되면 군용장비의 위장막(artificial camouflage), 병든 세포만 표적하는 약물전달캡슐, 투명도 및 색이 변하는 스마트 윈도우나 외부 인테리어 등에 활용할 수 있다.
마이크로 입자의 모양과 색 변화 연구는 주로 약물전달이나 암세포 진단과 같은 생물학적 응용을 위해 산도(pH), 온도, 특정 생체분자 같은 물리화학적 자극과 관련해 주로 이뤄졌다.
하지만 이런 자극들은 의도하는 국소부위에만 전달하기 어렵고 자극 스위치를 명확하게 켜고 끄기 어려운 것이 단점이었다.
반면 빛은 원하는 시간 동안 특정부위에만 쬐어줄 수 있고 파장과 세기를 정밀하게 조절, 선택적·순차적으로 입자 모양을 변형시킬 수 있어 해상도 높은 자극으로 주목받는다.
하지만 기존 빛에 감응하는 스마트 입자는 제작방법이 복잡하고, 편광방향으로의 길이 연장만 가능한 등 정밀한 모양변화가 어려워 활용에 한계가 있었다.
연구팀은 빛에 의해 분자구조가 변해 친수성 정도나 광학적 특성을 조절할 수 있는 계면활성제*를 개발하고 이들의 자가조립방식을 기반으로 빛에 반응해 모양과 색깔이 변하는 수 마이크로미터 크기의 스마트 입자를 대량으로 제작하는 데 성공했다.
빛을 쬐어준 시간과 파장에 따라 구형에서 타원체, 튤립, 렌즈형태 등으로 변화시킬 수 있는 한편 입자의 색도 조절할 수 있다.
또한 100μm 이하의 국소 부위에만 빛을 조사함으로써 원하는 위치에서 원하는 모양을 정교하게 유도할 수 있다.
특히 반응하는 빛의 파장이 서로 다른 계면활성제를 활용하면 입자 모양의 변화를 여러 단계로 조절하거나 원래의 모양으로 되돌리는 변화가 가능하다.
이러한 스마트 입자로 만들어진 박막이나 용액은 그 성질을 정밀하게 조절할 수 있어 정보를 담거나 신호를 넣을 수 있는 스마트 소재로도 활용할 수 있다.
과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 글로벌프론티어사업 및 중견연구자지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 화학 분야 국제학술지 잭스(JACS, Journal of the American Chemical Society)에 9월 4일 게재되는 한편 표지 논문으로 선정됐다.
김범준 교수는 “빛을 이용해 모양과 색이 조절되는 스마트 입자 제작 플랫폼을 개발한 것으로 빛을 신호로 국소부위 입자의 성질을 정밀하게 조절할 수 있어 스마트 디스플레이, 센서, 도료, 약물전달 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 설명했다.
□ 그림 설명
그림1. 김범준 교수 연구성과 개념도
2019.09.09 조회수 8393 -
융합보안대학원 개원
우리 대학이 국내 대학 중 최초로 스마트시티에 특화된 `융합보안대학원'을 설립하고 26일 오후 대전 본원에서 개원식을 개최했다.
이날 행사에는 이상민 더불어민주당 국회의원, 신용현 바른미래당 국회의원, 장석영 과학기술정보통신부 정보통신정책실장, 김석환 한국인터넷진흥원장, 산업체 컨소시엄 기업 임직원 등 1백여 명이 참석했다.
융합보안대학원은 지난 3월 과학기술정보통신부가 진행한 `지역전략산업 융합보안 핵심인재 양성 사업' 공모에 고려대, 전남대 등과 함께 최종 선정됐다.
올해부터 연차 평가를 통해 최대 6년간 40억 원의 예산을 투입해 도시 스케일 혁신 연구를 수행하는 연구 및 교육 역량을 확보하고 4차 산업 혁명과 ICT 융합산업을 선도하는 고급 융합보안 인재 양성의 기틀을 마련할 계획이다.
26일 열릴 행사에서는 개원식과 함께 세계 최고 수준의 보안 분야 콘퍼런스에 2019년 게재된 최신 기술을 소개하는 기술이전 설명회가 동시에 개최됐다.
신인식 책임교수가 `퍼징을 통한 레이스 버그 탐지(Race Bug Detection through Fuzzing)'에 관해 발표했다. 신승원 교수와 김용대 교수는 각각 `SDN 보안 서비스를 위한 데이터 평면 확장(Data-Plane extensions for SDN Security Service)'과 `셀룰러 네트워크 자동 분석 (Automatic Analysis of Cellular Networks)' 등을 주제로 다뤘다.
향후, 융합보안대학원은 대학 캠퍼스 전체를 스마트시티 테스트베드로 구축할 예정이다. 발생 가능성이 있는 다양한 보안 위협에 대한 예방·대응 기술을 연구해 즉시 적용할 수 있는 실습 환경을 마련하기 위해서다.
또한, 테스트베드로 구축한 캠퍼스를 지역 거점 연구 시설로 활용해 네이버, 대전·세종시 등 16개 유수 기업과 기관이 참여하는 산업체 컨소시엄인 `Security@KAIST' 도 구성한다.
주기적인 세미나, 기술 설명회, 특강 등을 개최하고 스마트시티의 라이프 사이클에 요구되는 산업 현장의 보안 수요와 실무적 난제를 해결하는 협업형 프로젝트를 추진해 융합보안 산학협력의 새로운 모델을 제시할 계획이다.
신인식 융합보안대학원 책임교수는 "스마트시티는 정보통신 인프라·빅데이터·인공지능·통신 등 다방면의 고도화된 ICT 기술을 바탕으로 현실화되는 ICT 기술 융합의 대표적인 결과물ˮ이라고 강조했다.
신 교수는 이어 "KAIST 융합보안대학원의 개원을 통해 대한민국이 융합보안 R&D 분야를 선도할 수 있는 경쟁력을 확보하고 우수한 인재 양성 및 일자리 창출에도 기여할 수 있을 것ˮ이라고 포부를 밝혔다.
2019.08.26 조회수 5330 -
정재웅 교수, 스마트폰으로 뇌 신경회로 무선 제어 기술 개발
〈 김충연, 변상혁 박사과정, 정재웅 교수〉
우리 대학 전기및전자공학부 정재웅 교수와 미국 워싱턴대(University of Washington) 마이클 브루카스(Michael Bruchas) 교수 공동 연구팀이 스마트폰 앱 조작을 통해 약물과 빛을 뇌 특정 부위에 전달함으로써 신경회로를 정교하게 조절할 수 있는 뇌 이식용 무선 기기를 개발했다.
이번 기술 개발을 통해 장기간의 동물 실험이 필요한 신약 개발뿐 아니라 치매, 파킨슨병 등 뇌 질환 치료에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
라자 콰지(Raza Qazi, 1저자), 김충연, 변상혁 연구원이 개발하고 워싱턴대 신경과학 연구원들이 공동으로 참여한 이번 연구는 의공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’ 8월 6일 자에 게재됐다. (논문명 : Wireless optofluidic brain probes for chronic neuropharmacology and photostimulation).
광유전학과 신경약물학은 주변 신경회로에 영향을 주지 않고 목표로 하는 뉴런이나 신경회로만을 빛 또는 약물, 혹은 그 둘의 조합을 이용해 정교하게 제어할 수 있다. 기존의 전기자극을 활용한 방법에 비해 훨씬 더 높은 시공간적 해상도를 가져 최근 뇌 연구 및 뇌 질병 치료 목적으로 주목받고 있다.
하지만 현재 뇌 연구에 일반적으로 쓰는 기기는 상대적으로 크기가 커 뇌 조직 손상, 정교한 선택적 신경회로 제어 불가, 하나의 다기능성 프로브(probe) 형태로 구현이 어렵다. 또한, 기존 기기는 실리카(silica)와 금속 등 고강성 재료로 제작돼 부드러운 뇌 조직과의 기계 특성적 간극이 있다. 이러한 특성으로 인해 염증반응을 악화시켜 장기간 이식용으로 적합하지 않다.
무엇보다 일반적으로 연구실에서 쓰이고 있는 광섬유, 약물주입관 등은 뇌 이식 후 외부기기에 선이 연결된 형태로 사용해야 해 자유로운 행동을 크게 제약하게 된다.
연구팀은 중합체(polymer) 미세유체관과 마이크로 LED를 결합해 머리카락 두께의 유연한 탐침을 만들고, 이를 소형 블루투스 기반 제어 회로와 교체 가능한 약물 카트리지와 결합했다. 이를 통해 스마트폰 앱을 통해 무선으로 마이크로 LED와 약물 전달을 제어할 수 있는 무게 2g의 뇌 이식용 기기를 구현했다.
특히 약물 카트리지는 레고의 원리를 모사해 탐침 부분과 쉽게 조립 및 분리할 수 있도록 제작해, 필요할 때마다 새로운 약물 카트리지를 결합함으로써 원하는 약물을 장기간에 걸쳐 뇌의 특정 부위에 반복 전달할 수 있도록 만들었다.
연구팀은 이 기기를 쥐의 뇌 보상회로에 이식한 후 도파민 활성 약물과 억제 약물이 든 카트리지를 기기와 결합했다. 그 후 간단한 스마트폰 앱 제어와 도파민 활성 약물을 이용해 원하는 타이밍에 자유롭게 움직이는 쥐의 행동을 증가, 억제하는 데 성공했다.
또한, 연구팀은 쥐의 뇌에서 장소 선호도를 유도할 수 있는 부위에 빛에 반응하는 단백질을 주입해 신경세포가 빛에 반응하도록 처리했다.
그 후 쥐가 특정 장소로 이동했을 때 마이크로 LED를 켜 빛 자극을 통해 쥐가 그 장소에 계속 머물고 싶게 만들었다. 반대로 약물 전달을 통해 뇌 신경회로를 제어함으로써 쥐의 특정 장소 선호도를 없애는 데도 성공했다.
정 교수는 “빛과 약물을 이용한 신경회로 제어는 기존의 전기자극 방법보다 훨씬 더 정교해 부작용 없는 뇌 제어가 가능하다”라며 “개발된 기기는 간단한 스마트폰 조작으로 뇌의 특정 회로를 빛과 약물을 이용해 반복적, 장기적으로 무선 제어가 가능해 뇌 기능을 밝혀내기 위한 연구나 향후 뇌 질환의 치료에도 유용하게 적용할 수 있을 것이다”라고 말했다.
연구팀은 이 기술을 인체에 적용하기 위해 두개골 내에 완전히 이식할 수 있고 반영구적 사용이 가능한 형태로 디자인을 발전시키는 확장 연구를 계획하고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업(완전 이식 가능한 무선 유연성 광유체 뉴럴 임플랜트 개발 및 뇌 연구를 위한 광유전학/광약물학에의 적용) 및 기초연구실 지원사업(유전자 및 신경회로 조절 기반 중독 행동 제어 기초연구실)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 디바이스가 이식된 쥐의 사진
그림2. 스마트폰앱을 이용한 마이크로 LED 컨트롤
그림3. 개발된 뇌 이식용 무선 디바이스
2019.08.08 조회수 13811 -
신인식 교수, 스마트 기기 간 앱 UI 분산기술 개발
〈 신인식 교수 연구팀 〉
우리 대학 전산학부 신인식 교수와 美 버팔로 대학교 스티브 고(Steve Ko) 교수 공동 연구팀이 모바일 어플리케이션 내의 프로그램을 여러 스마트 기기에서 자유롭게 실행할 수 있는 새로운 모바일 플랫폼 기술을 개발했다.
오상은 박사과정이 주도한 이번 연구 결과는 모바일 컴퓨팅 분야 최고 권위 학술대회인 ACM 모비콤(MobiCom) 2019에 논문으로 출간되며, 올해 10월 21일부터 25일까지 멕시코 로스카보스에서 열리는 해당 학술대회에서 발표할 예정이다.
최근 5G 초고속 통신 시대 개막에 맞춰 모바일 및 사물인터넷 생태계의 경향은 듀얼 스크린 폰·폴더블 폰 등 새로운 디스플레이 형태의 등장, 스마트 워치·스마트 TV·스마트 자동차 등 다양한 스마트 기기의 등장이라고 할 수 있다.
그러나 현재의 모바일 어플리케이션 생태계는 하나의 기기에 하나의 스크린만을 사용하는 단일 기기 모델에 갇혀있어 새로운 패러다임인 다중 기기 사용에 대한 잠재성이 제한되는 실정이다.
연구팀은 이러한 고정 관념과 기술적 한계를 극복하기 위해 새로운 개념을 제시하는 모바일 소프트웨어 플랫폼 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 플랫폼을 사용하면 다양하고 새로운 사용자 경험(UX)을 창출할 수 있다.
최근 유튜브, 아프리카TV 등에서 유행하는 라이브 방송 스트리밍 앱을 이용하면 키보드 채팅창이 방송 화면을 가리게 된다. 연구팀의 플랫폼은 앱을 수정하지 않고 방송 화면과 키보드 채팅창을 각각 다른 기기로 분리해 띄움으로써 자유롭게 채팅을 하면서 방송 화면도 가리지 않고 시청할 수 있다.
운전 중 내비게이션 앱을 이용해 목적지를 입력할 때도 유용하게 활용할 수 있다. 택시 안에서 운전자가 운전 중 직접 목적지를 입력하는 행위는 사고의 원인이 된다. 동승자가 직접 입력하는 것 역시 탑승 위치에 따라 쉽지 않다. 이런 상황에서 내비게이션 앱의 목적지 입력창을 동승자의 기기로 옮길 수 있다면 쉽게 입력할 수 있다.
최근 주목받는 5G 멀티뷰 앱에도 적용할 수 있다. 5G 멀티뷰는 스포츠나 게임 등의 경기를 여러 각도로 시청할 수 있는 새로운 서비스로, 연구팀의 플랫폼 기술이 확장 적용되면 사용자는 여러 각도의 영상을 각각 다른 기기에서 동시에 시청할 수 있다.
연구팀은 사용자 편리성과 범용성을 최대화하기 위해 개별 앱의 UI(사용자 인터페이스, User Interface) 요소들을 사용자가 원하는 대로 자유자재로 배치하는 방식을 지원하고, 시판 중인 모바일 앱을 수정하거나 재개발하지 않아도 지원되는 것을 목표로 단일 기기 가상화를 제공하는 새 플랫폼을 개발했다.
연구팀은 단일 기기로 제한돼 있던 앱 UI의 실행 환경을 다중 기기 환경에 맞게 확장해 단일 기기 가상화에 성공했다. 이 가상화 기술은 앱의 수정 없이도 UI 요소가 지닌 그래픽 자원을 다른 기기로 전달함으로써 다른 기기에서도 UI 요소들이 렌더링되도록 지원한다.
연구팀은 안드로이드 플랫폼에 프로토타입을 구현해 20여 개의 기존 앱에 새로운 UX를 성공적으로 제공하는 것을 확인했다.
신인식 교수는 "개발한 플랫폼이 갖는 높은 유연성과 범용성은 단일 기기 패러다임에서 다중 기기 패러다임으로 전환의 가속화에 이바지할 것이며, 이러한 패러다임의 전환은 지금껏 생각할 수 없었던 새 형태의 앱 활용을 가능하게 할 것이다"라며, “듀얼스크린폰, 폴더블폰 등 국내 기업의 차세대 제품에 적용 가능하며 시장 선점 효과를 통한 국내 기업의 국제 경쟁력을 높일 것으로 기대한다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 방송 스트리밍 앱 사용 예제
그림2. 내비게이션 앱 사용 예제
2019.07.17 조회수 7941 -
한동수 교수, 크라우드소싱 기반의 실내 위치인식 기술 개발
〈 한동수 교수 〉
우리 대학 전산학부 한동수 교수 연구팀(지능형서비스통합 연구실)이 크라우드소싱 기반의 실내 위치 인식 기술을 개발했다.
이번 기술은 스마트폰에 탑재된 다양한 센서를 통해 수집된 신호를 기반으로 무선랜 신호(일명 핑거프린트)의 수집 위치를 자동으로 라벨링하는 인공지능 기법이다.
무선랜 신호가 존재하고 스마트폰이 사용되는 건물이면 어디든 적용할 수 있고 정확도가 높아 도심의 실내 위치 인식 시스템 구축비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
세계적인 주요 IT 기업들은 실내 환경에서 정확도 높은 위치정보를 제공하기 위해 다양한 노력을 해 왔지만, 정확도 높은 라디오맵(특정 지역이나 건물의 신호 특성) 구축에 많은 어려움을 겪고 있다. 주로 활용되는 와이파이 포지셔닝 시스템(WPS)는 건물의 층을 구분하지 못한다는 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 우선 불특정 다수의 스마트폰을 통해 수집된 무선신호를 클러스터링을 통해 건물별로 분류한 뒤 기압 정보를 통해 다시 층별로 분류했다. 연구팀은 날씨 변화로 인한 기압 정보 측정에 어려움을 겪던 기존 기술의 한계를 극복하고 수집된 무선신호를 층별로 구분하는 기법을 새롭게 개발했다.
연구팀은 새로 개발한 반자율학습 위치 라벨링 AI 기법을 통해 무선신호의 수집 위치를 라벨링했다. 관성 센서 기반의 관성항법(Pedestrian Dead Reckoning) 기법을 접목해 초기 라디오맵을 구축했고, 관성 센서로부터 얻어지는 신호 정보 없이 수집된 무선신호는 지역 탐색과 전역 탐색을 반복적으로 수행하는 최적화 기계학습 알고리즘을 통해 수집 위치를 최적화했다.
연구팀은 지하 2층, 지상 6층의 12만 평 규모의 실내 쇼핑몰을 대상으로 정확도를 측정한 결과 3~6미터 수준의 정확도를 보임을 확인했다. 층 구분 정확도도 95% 이상 가능해 수작업을 통한 정확도를 넘어서는 결과를 보였고, 도시 전체 건물에 적용했을 때도 유사한 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상했다.
이번에 개발한 기술을 주요 IT 기업, 통신사, 온라인 쇼핑사의 앱을 통해서 수집된 신호에 적용하면 도시 및 국가 규모의 실내 위치 인프라를 손쉽게 구축할 수 있을 것으로 예상된다.
한동수 교수는 “대규모 무선신호를 수집할 수 있는 기업이 해당 기술을 도입하면 가까운 미래에 대부분의 실내 공간에서도 5~10미터 수준의 정확도 높은 위치 인식 서비스가 제공될 수 있을 것이다”라며 “실내외 통합 내비게이션, 응급 호출 서비스 등 스마트시티를 구현하는 데 유용하게 활용될 수 있을 것이다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1.KAILOS 개념도
2019.06.10 조회수 5067 -
정보보호대학원, 지역 융합보안 전공 개설
우리 대학 전산학부 정보보호대학원(책임교수 신인식)이 대전권 전략사업인 스마트시티에 특화된 융합보안 전공을 개설한다.
과학기술정보통신부는 지난 3월 5G시대에 대비한 지역 융합보안 대학원 선정을 위한 공모를 진행했다. 총 14개의 국내 대학이 지원한 결과 교육･연구·산학협력 등 대학원 운영 계획 및 사업 수행 능력 등을 종합 평가해 우리 대학을 포함한 3개 대학이 최종 선정됐다.
선정된 각 대학에는 올해 5억 원(2020년부터 7억 원)의 예산이 투입되고 연차 평가를 통해 최대 6년간 40억 원이 지원될 예정이다.
우리 대학은 이번 융합보안 대학원 개설을 통해 도시 스케일 혁신 연구를 수행하는 글로벌 수준의 연구 및 교육 역량을 확보하고 4차 산업 혁명과 ICT 융합산업을 선도하는 고급 융합보안 인재 양성의 기틀을 마련할 계획이다.
스마트시티는 ICT 기술 융합의 대표적인 결과물로 정보통신 인프라·빅데이터·인공지능·통신 등 다방면의 고도화된 ICT 기술을 바탕으로 현실화된다. 새로운 도시 서비스를 제공하는 스마트시티 거버넌스 플랫폼 실현을 위해서는 5G 통신, 블록체인, 자율 주행 등 4차 산업 혁명의 근간을 이루는 핵심 기반 기술들 간의 밀접한 융합이 필수적으로 수반된다.
그러나 개별 ICT 기술의 보안이 취약할 경우 스마트시티 서비스의 신뢰성을 심각하게 위협할 수 있으므로, 이를 파악하고 극복하는 것이 스마트시티 실현의 최우선 과제다. 관련하여 융합보안은 최근 새롭게 떠오르는 초기 단계의 학문 분야로 다른 전통적인 분야에 비해 아직 학문적 정립이 이루어지지 않은 상태다.
이런 환경 속에서 우리 대학 정보보호대학원은 Security+X 교과과정, Security@KAIST 컨소시엄 등을 통해 적시에 필요한 글로벌 수준의 융합보안 핵심인재를 제공할 수 있는 환경을 조성할 계획이다.
Security + X 교과과정은 크게 핵심보안 개념과 기술의 심층적 이해를 위한 '핵심보안 교육'과 창의적 적용 및 응용을 위한 '융합 응용보안 교육'으로 구성된다.
핵심보안 교육(Security Core)은 스마트시티 융합보안의 기반이 되는 핵심보안 기술을 중심으로 구성해 이후 새로운 미래 융합 응용 분야가 등장하더라도 유연하게 적용해나갈 수 있는 능력을 배양하는 것이 목표다.
또한, 응용보안 교육(Security + X)을 통해 스마트시티 핵심 서비스 및 기반 기술에 대한 체계적인 고찰을 통해 인공지능·사물인터넷·블록체인·감시(Surveillance) 등의 응용보안 영역을 확립하고, 영역별 보안 교육 과정을 구성해 실전 인재를 양성할 계획이다.
그뿐만 아니라 LG전자, 네이버, 대전·세종시 등 16개 유수 기업·기관이 참여하는 ‘Security@KAIST' 컨소시엄도 구축한다. 융합보안 관련하여 주기적 세미나, 기술 설명회, 특강 등을 개최하고 스마트시티의 라이프 사이클(설계, 구현, 융합, 운영)에서 요구되는 산업 현장의 보안 수요와 실무적 난제를 해결하는 산학연계 협업형 프로젝트도 추진한다.
우리 대학 내부적으로는 융합보안 관련 원천기술 확보와 ICT 보안 및 관련 서비스‧기술에 대한 응용 지식 함양을 위해 AI·자율주행차·스마트시티 대학원 및 관련 연구센터 등과 협업할 방침이다.
또한, 우리 대학 캠퍼스 전체를 스마트시티 테스트베드로 구현해 발생할 가능성이 있는 다양한 보안 위협에 대한 예방·대응 기술을 터득 할 수 있는 실습 환경을 마련할 계획이다. CCTV 네트워크 기반 모니터링 체계와 교통·방범·가로등·교내버스 등 인프라 통합 관제 및 보안 실습실을 구축하고 교내 자율주행 기술 연구진과 실습을 통해 협력할 수 있도록 추진할 예정이다.
정보보호대학원은 올해 안에 컨소시엄 기업과 협력해 스마트시티 분야에 특화된 약 40여 개의 융합보안 교육과정을 개발하고 실습･연구실 구축, 산업협력 중점교수 채용 등 대학원 개설을 위한 준비에 돌입했다.
신입생 모집을 위한 원서 접수는 오는 7월 5일부터 16일까지 진행되며, 2020년부터 석사과정 최소 12명씩을 전원 장학생으로 선발해 교육과정을 시작할 예정이다.
신인식 정보보호대학원 책임교수는 “보안 분야에 세계 최대 보안학회 논문 기준(IEEE S&P, ACM CCS, USENIX Security, NDSS)으로 현재 KAIST 정보보호대학원은 약 30위권에 이른 것으로 파악된다”고 밝히며, 이어 신 교수는 “향후 세계 10위권, 아시아 1위권에 진입하는 것을 목표로 융합보안 대학원을 운영하겠다”고 포부를 밝혔다.
2019.06.07 조회수 8246 -
4차산업혁명지능정보센터(FIRIC), Tech & Talk 콘서트 개최
우리 대학 4차산업혁명지능정보센터(센터장 이상엽)가 지난 5월 10일(금) 서을 블루스퀘어 카오스홀에서 테크 앤 토크(Tech&Talk) 콘서트를 열었다.
테크 앤 토크는 ‘혁신적 미래, 도전, 공유’라는 주제로 이공계 및 인문사회 각 분야의 학자와 정부 인사, 기업인이 모여서 토론하는 자리로 마련됐으며, ㈜뷰로, ㈜데일리토큰, 씨비에이 벤처스(CBA Ventures) 등이 공동 주관사로 참여했다.
이날 인사들은 4차 산업혁명 핵심기술인 인공지능·로봇·블록체인 등의 기술 발전이 사람의 가치 및 법과 제도적 기준에 어떻게 상호작용을 하며 발전해나갈 수 있는지를 논의했다.
특히, ‘대한민국 4차 산업혁명! 스마트 시티로 그 해답을 찾다’를 주제로 한 세션에서는, 김명자 회장(한국과학기술단체총연합회), 원희룡 도지사(제주특별자치도), 정재승 학과장(KAIST 문술미래전략대학원)이 스마트 시대에 도시가 나아갈 방향을 논의했다.
전통적 의미의 도시 시스템에서는 주어진 기반 시설과 서비스에 사람이 적응해야 했지만, 네트워크로 연결된 미래 도시는 사람을 중심에 두고 맞춤형 서비스를 제공해야 한다는 점을 강조했다. 이를 위해, 개인정보의 활용성과 보안성을 동시에 보장하는 블록체인 기술 개발과 관련 제도 정비의 중요성을 지적했다.
또한, 전치형 교수(KAIST 인공지능연구소)는 ‘인공지능과 로봇 사이 사람의 자리는 어디인가?’라는 주제로 인공지능과 로봇의 현재 기술 수준과 사회적 지위에 대해 특강을 했다.
전 교수는 로봇 기술은 아직 인간의 보조가 필요한 수준이라는 점을 들어 지속적인 연구의 필요성을 제기했다. 그 과정에서 사회가 인공지능에게 필요로 하는 역할을 이해하고 수요를 파악하는 등의 시대상을 반영해야하며, 노트르담 화재에서 활약한 로봇의 예시를 들어 인간과 로봇의 협력과 공존의 길을 모색해야 한다는 점을 강조했다.
이어, ‘4차 산업혁명 기술과 거버넌스의 공진화’ 특별 세션에서는 김기배 책임연구원(KAIST 4차산업혁명지능정보센터)은 빅데이터와 기계학습 기반의 인공지능이 편향된 판단을 할 여지가 있으므로 데이터와 알고리즘의 투명성 확보에 관해 발제했다.
이에 관해 패널로 참석한 최은창 박사(Free Internet Project)와 이호영 박사(정보통신정책연구원)는 알고리즘 접근성이 권력을 형성하고 사회 비효율성을 유발한다는 점을 지적했고 양종모 교수(영남대학교)는 지적재산권 문제와 불분명한 책임소재가 인공지능에 대한 법적용을 어렵게 한다는 점을 역설했다.
4차산업혁명지능정보센터 관계자는 “이번 행사를 통해 한국 사회의 4차 산업 혁명 시대 진입을 준비하기 위해 학계와 산업계, 정부의 미래 의제를 설정하고, 이에 대한 학술 연구는 물론 정부와 민간이 나아갈 방향을 제시하는 선도적 역할을 수행하겠다”고 밝혔다.
2019.05.17 조회수 6251 -
공승현 교수, 30미터 정확도의 스마트폰 위치측정 기술 개발
〈 공승현 교수 연구팀 〉
우리 대학 조천식녹색교통대학원 공승현 교수 연구팀이 LTE 신호만을 이용해 실제 환경에서 평균 30미터 이내의 정확도를 갖는 스마트폰 위치 측정 기술을 개발했다.
김태선 연구원 및 조상재, 김보성, 정승환 석사과정이 참여한 이번 연구를 통해 연구팀은 KT와 협력해 기술 상용화를 추진하고 있다.
최근 전 세계적으로 도심 내에서의 신뢰도 높은 위치 기반 서비스를 제공하기 위한 다양한 기술 개발이 이뤄지고 있다. 그러나 우리나라처럼 기지국과 중계기가 혼재하는 이동통신 환경에서 새로운 장치를 추가하지 않고 이동통신 신호만을 이용하는 제한적인 기술로 넓은 도시 지역에서 높은 정확도와 완성도를 갖는 기술은 아직 보고되지 않고 있다.
일반적으로 GPS 등의 위성항법 시스템은 도심이나 아파트 단지 등 고층 건물이 밀집한 곳에서 극심한 신호의 난반사로 인해 위치 측정 오차가 발생하고 이로 인해 수백 미터 이상의 큰 오차가 발생하기도 한다.
이러한 문제로 최근에는 도심이나 실내에서 와이파이 신호의 RF 핑거프린트를 이용해 스마트폰의 위치를 파악하는 기술이 많이 사용된다. 그러나 이 기술은 여러 대의 와이파이 공유기 신호가 수신되는 특정 공간에서만 높은 신뢰도를 가지고, 공유기가 구축되지 않은 곳에서는 측정할 수 없거나 정확도가 현저하게 떨어진다는 한계가 있다.
연구팀은 스마트폰에서 얻을 수 있는 LTE 기지국 신호에 대한 다양한 측정치를 일정 위치마다 수집해 이를 LTE 핑거프린트(Fingerprint) 데이터베이스로 저장했다. 이후 임의의 사용자 스마트폰에서 측정한 LTE 신호 측정치를 서버로 전달하면 그 측정치를 LTE 핑거프린트 데이터베이스와 비교해 스마트폰의 위치를 파악하는 방식으로, 이는 RF 핑거프린트를 고도화한 기술이다.
연구팀이 개발한 기술의 특징은 LTE 신호를 측정해 얻은 다양한 데이터로부터 각 데이터의 특성에 따라 효과적으로 데이터베이스를 구성하고, 변화가 많은 이동통신 신호 환경에 강인한 최적의 패턴 매칭 기법을 활용하고 있다는 점이다.
연구팀은 개발한 LTE 핑거프린트 기술을 KAIST 교내, 주변 아파트 및 상업 단지를 포함 대전지역과 광화문 일대부터 인사동에 이르는 서울 도심에서 시연해 평균 30미터의 오차를 갖는 성능을 확인했다.
공승현 교수는 “현재 개발된 기술보다 더 높은 정확도를 갖는 LTE 핑거프린트 기술을 개발하는 것도 가능하며 5G에서는 LTE보다 2배 높은 평균 15미터 내외의 측위 정확도를 얻을 수 있다”라며 “머신러닝 기술을 이용해 기지국이나 중계기의 이설과 추가 등으로 LTE 신호 환경이 바뀌었을 때 이를 자동 탐지하고 LTE 핑거프린트 데이터베이스를 신속히 갱신하는 기술을 추가 연구할 계획이다”라고 밝혔다.
현재는 개발된 기술을 이동통신 시스템에 적용하기 위한 단계별 방안을 계획하면서 상용화를 추진 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 기지국 LTE 핑거프린트의 실례
2019.04.16 조회수 6450 -
제1회 지속가능한 스마트시티 생태계 심포지엄 개최
우리 대학이 세종특별자치시와 함께 12월 21일 KDI(한국개발연구원) 대회의실에서 ‘제1회 지속가능한 스마트시티 생태계 심포지엄’을 개최했다.
이번 심포지엄에서는 4차산업혁명 기술인 사물인터넷, 인공지능, 빅데이터를 활용한 지속가능한 스마트시티 생태계 구축 및 운영과 각 산업 영역에서 스마트시티의 문제와 해결 방향 모색, 지속가능한 개발의 비전‧정책이론‧제도‧기술‧BM에 대한 정보공유 및 비즈니스 교류의 장을 만들어 혁신생태계의 선진모델로 정착시키기 위한 의견이 논의됐다.
4차산업혁명위원회 산하 스마트시티 특별위원회 위원장인 김갑성 교수의 ‘스마트시티 국가전략과 추진방향’ 기조연설을 시작으로 ‘지속가능 발전을 위한 스마트시티 개발’, ‘미래도시 포럼’, ‘스마트시티 기술’ 세 개의 세션에 15명의 전문가들이 다양한 스마트시티 주제에 대해서 발표했다.
특히 글로벌하게 지속가능한 도시를 만들어 가기 위한 정책 트렌드 공유 및 협력 체계 구축을 위한 UN의 지속가능한 개발목표(SDGs, Sustainable Development Goal)와 스마트시티의 산업화를 위해 설립된 국제 스마트시티 연합(UTA, Urban Technology Alliance), 미래도시의 비전을 공유하는 글로벌 전문가 네트워크를 지향하는 미래도시 포럼과 함께 우리나라가 스마트시티 모델 도시로의 브랜드를 완성하고 발전해가는 리더로 발돋움하기 위한 전략이 심도깊게 논의됐다.
2018.12.21 조회수 4907 -
신인식 교수, 스마트폰 기반 터치사운드 위치파악 기술 개발
〈 왼쪽부터 아니쉬 뱐잔카 석사과정, 김효수 연구교수, 신인식 교수 〉
1분 1초가 소중한 아침 출근 준비 시간, 거울을 보며 양치질을 하는 시간은 유일하게 멍하니 다른 생각을 할 수 있는 순간일 것이다. 만약 양치질 중 거울을 바라보는 것만으로 오늘의 중요한 뉴스, 궁금했던 유튜브 영상, 날씨 등을 미리 확인할 수 있다면 하루를 계획하는 데 큰 도움이 될 것이다.
우리 대학 전산학부 신인식 교수, 김효수 연구교수 연구팀이 가구, 거울 등의 주변 사물들을 터치 입력 도구로 사용할 수 있는 스마트폰 기반의 터치 사운드 위치파악 기술을 개발했다.
이 기술은 사람들이 항상 휴대하는 스마트폰, 태블릿 PC 등을 사용한 기술로, 언제 어디서나 책상 등의 주변 사물들을 가상 키보드로 활용해 장문의 문자, 메일 등을 손쉽게 작성할 수 있고 체스와 같은 보드게임도 즐길 수 있다.
또한 단순 디스플레이 기능만 제공하던 스마트 TV나 거울과 같은 스마트기기에 터치 입력 기능을 삽입해 좀 더 편리하고 효율적인 기기 활용을 할 수 있다.
연구팀이 개발한 시스템은 지난 11월 4~7일 중국 선전에서 열린 모바일 및 센싱 분야의 최고 권위 국제학회 ACM SenSys에서 발표돼 호평을 받았으며, 우수성을 인정받아 ‘베스트 페이퍼 러너-업 어워드(best paper runner-up award)’를 수상했다.
터치 사운드 기반 입력 기술은 다양한 사용 환경에서도 1cm 이내의 오차를 갖는 정확한 터치 입력을 일관성 있게 제공하는 것이 가장 중요하다. 사용자들은 책상, 벽, 거울 등 매번 다른 재질의 사물을 터치 입력 도구로 활용할 수 있어야 하고, 사용 중에도 책이나 가방과 같은 주변 물체의 위치 및 소음 수준이 바뀔 수 있기 때문이다.
연구팀은 사용자가 손톱 등으로 사물을 터치했을 때 발생하는 터치 충돌 소리가 고체 표면을 통해 전달되는 과정을 분석했다.
소리가 공기를 통해 전달될 때와는 달리 고체 표면에 전달될 때에는 주파수에 따라 다른 속도로 전달되는 분산(dispersion) 현상을 겪는다. 분산 현상으로 인해 주파수별로 소리 도달 시간 차이는 소리 전달 거리에 비례해 증가하며, 주변 소음이 변화해도 비례 관계는 변하지 않는다.
김효수 연구교수는 이러한 관찰에 기반해 고체 표면을 통해 전달된 터치 소리를 스마트폰에 녹음하고 간단한 조정 과정을 통해 주파수별 소리 도달 시간 차이와 소리 전달 거리의 관계를 파악했다. 이후 이 값을 이용해 사용자의 터치 입력 위치를 정확하게 계산하는 기술을 개발했다.
개발한 시스템은 약 17인치의 터치스크린에서 평균 0.4cm 이내의 측정 오차를 보였다. 특히 나무 책상, 유리 거울, 아크릴 보드 등 다양한 종류의 사물에서 주변 물체의 위치나 소음이 변하는 상황에서도 항상 1cm 이내의 측정 오차를 기록하는 정확성을 보였다.
특히 기존 기술이 터치 입력 위치파악에만 수백 초 소요되는 것과 달리 정확성과 편리한 사용을 위해 약 10초 이내의 간단한 조정을 통해 기술을 적용하는 데 성공했다. 연구팀은 실제 사용자를 대상으로 한 실험에서도 사용자 경험 및 정확성 등 모든 지표에서 긍정적인 반응을 얻었다고 밝혔다.
신 교수는 “우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 거울, 책상, 벽 등의 표면을 마치 터치스크린처럼 사용할 수 있다면 재미있고 유용한 앱들이 많이 활성화될 것이다”라며 “이 기술은 마이크로폰 3~4개 설치만으로도 터치 입력을 가능하게 하는 새로운 터치 인터페이스 기술이다”라고 말했다.
이번 연구는 Microsoft Research Asia(마이크로소프트연구소 아시아)의 지원을 받아 수행됐다.
※ 데모 비디오 링크
http://cps.kaist.ac.kr/research/ubitap/ubitap_demo.mp4
□ 사진 설명
사진1. 터치 입력 기술 사용 예제
2018.12.13 조회수 7744 -
이건재 교수, 유창동 교수, 유연 압전 화자인식 음성센서 개발
〈 이 건 재 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 유창동 교수 공동 연구팀이 인공지능 기반의 화자(話者) 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했다.
이번 연구를 통해 개인별 음성 서비스를 스마트 홈 가전이나 인공지능 비서, 생체 인증 분야 등 차세대 기술에 활용 가능할 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 9월호에 ‘민감도’와 ‘화자인식’ 논문 두 편으로 동시 게재됐고 현재 관련 기술은 실용화 단계에 있다. (민감도 논문 : Basilar Membrane-Inspired Self-Powered Acoustic Sensor Enabled by Highly Sensitive Multi Tunable Frequency Band, 화자인식 논문 : Machine Learning-based Self-powered Acoustic Sensor for Speaker Recognition)
음성 센서는 인간과 기계 사이의 자유로운 소통을 가능하게 만드는 가장 직관적인 수단으로 4차 산업혁명의 핵심 기술로 주목받고 있다. 음성센서 시장은 2021년 대략 160억 달러 규모로 커질 것으로 예상된다.
그러나 현재 산업계에서는 음성 신호 수신 시 정전용량을 측정하는 콘덴서 형식을 사용하기 때문에 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률에 한계가 있다.
이번 연구에서 이 교수 연구팀은 인간의 달팽이관을 모사해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했다. 음성신호에 따른 공진형 진동을 유연 압전 물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성 센서를 개발했다.
연구팀의 음성 센서는 기존 기술 대비 2배 이상 높은 민감도를 가져 미세한 음성 신호를 원거리에서도 감지할 수 있다. 또한 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 복수 개의 데이터를 얻을 수 있다.
이 기술을 기반으로 누가 이야기하는지 찾아내는 화자인식 시스템에 적용해 97.5%의 화자인식 성공률을 무향실에서 달성했고 기존 기술 대비 오류를 75% 이상 줄였다.
화자인식 서비스는 음성 분야에 세상을 바꿀 next big thing으로 기대를 받고 있다. 기존 기술은 소프트웨어 업그레이드를 통한 접근으로 인식률에 한계가 있었지만 연구팀의 기술은 하드웨어 센서를 개발함으로써 능력을 크게 향상시켰다. 추후 첨단 소프트웨어를 접목한다면 다양한 환경에서도 화자 및 음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
이건재 교수는 “이번에 개발한 머신 러닝 기반 고민감 유연 압전 음성센서는 화자를 정확하게 구별할 수 있기 때문에 개인별 음성 서비스를 스마트 가전이나 인공지능 비서에 접목할 수 있을 것이며 생체 인증 및 핀테크와 같은 보안 분야에서도 큰 역할을 할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 스마트 IT 융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다.
<관련 영상>
https://www.youtube.com/watch?v=QGEVJxCFVpc&feature=youtu.be
□ 그림 설명
그림1. 인간의 달팽이관을 모사한 유연 압전 음성 센서 구조
그림2. 인공지능을 통한 화자 인식 개략도
2018.10.04 조회수 8385 -
스마트 과학관 전시연구단 출범
우리대학과 국립중앙과학관(관장 배태민)이 실내 위치인식 기술과 증강현실(AR) 및 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 4차 산업혁명 관련 핵심기술을 상호 연계시켜 과학관의 전시안내 기술혁신을 위한 새로운 시스템 개발을 위해 ‘스마트 과학관 전시연구단’을 최근 출범했다.
30일 KAIST에 따르면 이 연구단은 한국연구재단의 지원을 받아 전시기반기술·전시운영기술·전시콘텐츠 등 3개 분야에 KAIST 등 9개 대학과 전자부품연구원 등 2개 연구기관 등 모두 11개 기관이 주관기관으로 참여해 오는 2022년까지 4년간 모두 15개 과제를 수행한다.
그동안 과학관 전시안내는 전문적인 지식을 갖춘 안내자의 절대적인 부족으로 많은 어려움을 겪었을 뿐만 아니라 스마트폰을 활용한 전시안내의 효율성도 떨어진다는 지적을 받아 와 과학관 전시안내를 위한 새로운 전시서비스 기술개발에 대한 필요성이 대두돼왔다.
우선 연구단이 목표로 하는 실내 위치기반 전시안내시스템이 개발되면 관람객들은 위치에 따라 증강 및 가상현실(AR/VR) 등을 포함한 다양한 기술을 적용한 전시안내 서비스를 받게 된다. 특히 스마트폰을 통해 전문 안내자의 설명을 직접 듣는 것과 같은 유사서비스도 제공받을 수 있다.
이 시스템에 적용되는 실내 위치인식 기술은 KAIST가 개발한 실내 위치인식시스템 KAILOS(KAIST Indoor Locating System)가 활용될 예정이다. 연구단은 이밖에 관람객들의 다양한 요구를 과학관측에 즉각 전달해 전시개선에 반영될 수 있게 하는 리빙랩 기법도 적용할 방침이다.
국립중앙과학관과 KAIST는 연구단이 개발한 새로운 전시안내시스템을 대전 국립중앙과학관부터 우선 적용하되 전국 167개 과학관과 과학관처럼 각종 전시물을 안내하는 각 지역의 박물관과 미술관에도 단계적으로 확대할 방침이다.
배정회 국립중앙과학관 전시단장은 “매년 과학관을 방문하는 수십만 명의 청소년들에게 과학을 통한 꿈과 영감을 심어주기 위해 4차 산업혁명시대에 걸맞게 전시안내도 이제는 최신 IT기술을 활용해 이뤄져야 한다”고 강조했다.
연구단장을 맡은 KAIST 한동수 교수(전산학부)는 “과학관 전시기술과 전시 콘텐츠를 체계적으로 구성해 스마트 과학관 전시플랫폼에 담을 계획”이라며 “AR·VR 기술과 실내 위치인식 기술이 통합되어 전시안내에 활용되는 첫 사례가 될 것”이라고 덧붙였다.
2018.08.30 조회수 7264