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김정, 박인규 교수, 로봇의 피부 역할 할 수 있는 촉각센서 개발
우리 대학 기계공학과 김정, 박인규 교수 공동 연구팀이 실리콘과 탄소 소재를 활용한 로봇의 피부 역할을 할 수 있는 촉각 센서를 개발했다.
이 기술은 충격 흡수가 가능하면서 다양한 형태의 촉감을 구분할 수 있어 향후 로봇의 외피로 이용 가능할 것으로 기대된다.
이효상 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구결과는 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’ 1월 25일자 온라인 판에 게재됐다.
피부는 인체에서 가장 많은 부분을 차지하는 기관이며 주요 장기를 외부 충격으로부터 보호하는 동시에 섬세한 촉각 정보를 측정 및 구분해 신경계에 전달하는 역할을 한다.
현재 로봇 감각 기술은 시각, 청각 부분에서는 인간의 능력에 근접하고 있으나 촉각의 경우는 환경의 변화를 온몸으로 감지하는 피부 능력에 비해 많이 부족한 것이 사실이다
인간과 비슷한 기능의 피부를 로봇에게 적용시키기 위해선 높은 신축성을 갖고 충격을 잘 흡수하는 피부 센서 기술의 개발이 필수이다. 전기 배선을 통해 몸 전체에 분포된 많은 센서를 연결하는 기술 또한 해결해야 할 문제이다.
연구팀은 문제 해결을 위해 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합해 복합재를 만들었고 이를 전기임피던스영상법(EIT)라는 의료 영상 기법과 결합했다. 이를 통해 넓은 영역에 가해지는 다양한 형태의 힘을 전기 배선 없이도 구분할 수 있는 기술을 개발했다.
이를 통해 개발된 로봇 피부는 망치로 내려치는 수준의 강한 충격도 견딜 수 있으며 센서의 일부가 파손돼도 파손 부위에 복합재를 채운 뒤 경화시키면 재사용이 가능하다.
또한 3D 프린터 등으로 만들어진 3차원 형상 틀에 실리콘-나노튜브 복합재를 채워 넣는 방식으로 제작할 수 있다. 기존 2차원 평판 뿐 아니라 다양한 3차원 곡면으로 제작이 가능해 새로운 형태의 컴퓨터 인터페이스도 개발할 수 있다.
이 기술은 다른 형태의 위치나 크기 등을 촉각적으로 구분할 수 있고 충격 흡수가 가능한 로봇의 피부, 3차원 컴퓨터 인터페이스, 촉각 센서 등에 적용 가능할 것으로 예상된다.
특히 이번 연구는 나노 구조체 및 센서 분야의 전문가인 박인규 교수와 바이오 로봇 분야 전문가인 김정 교수가 공동으로 진행해 실제 제품 적용 가능성이 높다.
김정 교수는 “신축성 촉각 센서는 인체에 바로 부착 가능할 뿐 아니라 다차원 변형상태에 대한 정보를 제공할 수 있다”며 “로봇 피부를 포함한 소프트 로봇 산업 및 착용형 의료기기 분야에 기여할 것이다”고 말했다.
박인규 교수는 “기능성 나노 복합소재와 컴퓨터단층법의 융합을 이용해 차세대 유저인터페이스를 구현한 것이다”고 말했다.
이번 연구는 1저자 이효상 박사과정 외 권동욱, 조지승 연구원과의 공동연구로 진행됐고, 미래창조과학부 이공분야 기초연구사업(중견연구자 지원사업)과 초정밀 광기계기술 연구센터(선도연구센터지원사업)의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 제작한 촉각 센서와 연결돼 저항에 반응하는 로봇 손
그림2. 실리콘 고무와 카본나노튜브를 이용한 압저항 복합재 제작 과정
그림3. 압저항 복합재를 활용한 컴퓨터 인터페이스
2017.02.02 조회수 11180 -
조병진, 이건재 교수, 레이저빔 공정을 이용한 고성능 유연 열전소자 개발
우리 대학 전기및전자공학부 조병진 교수와 신소재공학과 이건재 교수 공동 연구팀이 전자기기의 전력공급원으로 사용될 수 있는 고성능 유연 열전 소자를 개발했다.
김선진 박사와 이한얼 박사과정이 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 나노 및 에너지소재 분야 국제학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’ 2016년 12월 27일자에 게재됐다.
연구팀은 쿼츠 기판위에 스크린 프린팅 공정으로 열전 후막을 형성한 후 레이저빔 공정을 이용해 단단한 쿼츠 기판을 제거함으로써 쉽게 휘어지는 유연 열전 소자를 개발했다.
기존 상용 열전소자 양면에는 단단하고 무거운 세라믹 기판이 있어 휘어지지 않고 중량이 무거운 단점이 있었다. 따라서 굴곡이 있는 열원에 열전소자를 부착하여 사용하기 어려웠으며 활용이 매우 제한적이었다.
연구팀은 레이저빔을 열전소자 양면에 조사해 딱딱한 기판을 완전히 분리시키는 공정을 개발했다.
레이저빔을 이용한 기판 박리기술은 30 ns (ns : 10억분의 1초)의 매우 짧은 시간의 레이저빔을 조사하기 때문에 지난 2014년 동연구실에서 발표한 니켈박리 기술 (논문명: Wearable Thermoelectric Generator Fabricated on Glass Fabric) 보다 간편하고 공정 안전성이 매우 높다.
레이저를 이용한 기판 박리 공정기술을 개발함으로써 기존의 기판에서 발생하는 열에너지 손실문제를 개선함과 동시에 열전소자의 경량화와 유연화를 동시에 달성했다.
또한 스크린 프린팅으로 형성되는 열전후막 공정의 최적화를 통해 유연열전소자의 성능을 더욱 개선했다.
연구팀이 시험 개발한 유연 열전소자는 온도차 25 ֯C에서 단위 면적당 발전량 4.78 mW/cm2, 단위 무게당 발전량 20.8 mW/g로 최근 보고된 프린팅 기반 유연열전소자 중 가장 높은 전력밀도를 갖는다.
유연 열전소자는 잘 휘어지는 특성 때문에 굴곡이 있는 열원에 쉽게 부착해 여분의 전기에너지를 생산해 낼 수 있고 열이 발생하는 다양한 곳에 광범위하게 활용할 수 있다.
인체, 자동차, 항공기, 발전소, 산업현장 등 열이 발생하는 다양한 곳에 적용하여 여분의 전기에너지를 생산할 수 있기 때문에 그 활용성이 매우 넓다.
일례로 따뜻한 물이 흐르는 수도관 외부에 유연 열전소자를 부착하게 되면 물에서 발생하는 열을 이용해 전기에너지를 생산해 낼 수 있고, 무선 전자기기(wireless electronic device)를 동작 시킬 수 있다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 레이저 멀티스캔 박리 공정으로 제작된 유연 열전소자
2017.01.23 조회수 10232 -
산업통산자원부 지정 휴머노이드 로봇 연구센터 개소
<왼쪽부터 김경훈 한국산업기술평가관리원 로봇PD, 이희윤 KAIST 연구부총장, 오준호 KAIST 휴머노이드 로봇 연구센터 소장, 김정환 산업통상자원부 시스템산업정책관, 박기한 한국로봇산업진흥원장, 정윤철 KAIST KI원장>
최근 4차 산업 혁명 주요 기술의 하나로 로봇공학의 중요성이 대두되고 있다.
우리 대학은 19일(목) 대전 본교 KI빌딩에서 산업통산자원부 시스템산업정책관, 로봇산업진흥원장, 로봇 PD 등 교내·외 관계자 50여명이 참석한 가운데‘휴머노이드 로봇 연구센터(소장 오준호)’개소식을 가졌다.
산업통산자원부 지정 연구센터로 선정되어 5년간 150억 원의 지원을 받게 되는 연구센터는, 휴머노이드 로봇 분야의 세계 선도기술을 개발하고 해당 분야 석박사급 전문연구인력 양성을 목표로 하고 있다.
오준호 교수는 “지난 10여 년간 휴보 로봇개발을 통하여 축적해온 기술력을 바탕으로 △고효율·고출력 전기구동 및 유압시스템 등 로봇 핵심부품 △조작성이 뛰어나고 신뢰성 높은 인간형 로봇 시스템 △작업환경 대응 물체 인식 지능구현기술 등 휴머노이드 로봇 원천기술을 개발해 기술자립화를 이룰 계획” 이라며 “이와 함께 모듈형·확장형 오픈 소프트웨어 개발 및 확산을 통해 우리나라의 로봇기술 공유 생태계 구축에도 적극 나설 예정” 이라고 밝혔다.
오준호 교수팀(Team KAIST)은 전 세계 6개국 24개 팀이 참가한 ‘2015년 미국 DARPA(미국방위고등연구계획국) 로보틱스 챌린지(DRC)’결선대회에서 최종 우승하여 우리나라 로봇 기술의 우수성을 전 세계에 알린바 있다.
2017.01.20 조회수 7979 -
모바일소프트웨어플랫폼 연구센터, 미래부 장관상 수상
〈 참여 교수들 사진 〉
우리 대학 모바일소프트웨어플랫폼 연구센터(센터장 맹승렬 교수)가 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터(IITP)에서 주관해 지난 11월 29일 코엑스에서 열린 ‘2016년 소프트웨어분야 R&D 성과발표회’에서 미래창조과학부 장관상을 수상했다.
모바일SW플랫폼 연구센터는 차세대 사용자 경험(UX) 서비스 기술 개발이 수월해지는 ‘UX 지향 모바일 소프트웨어 플랫폼’을 개발했다.
과제 수행 기간 동안 국내외 특허 37건을 출원하고 15건 등록했다. 또한 해외 학술대회 최우수 논문상 등 10건을 수상하고 133편의 국내외 관련 논문을 출판하는 성과를 이뤘다.
연구팀은 UX 지향 모바일 소프트웨어 플랫폼은 소프트웨어 인력 교육 및 새로운 사용자 경험을 제공하는 서비스의 출현을 기대하며, 확장형 상황 처리 플랫폼 제공으로 모바일 기기의 프로세싱 파워 절약을 기대한다고 밝혔다.
맹승렬 센터장은 “전산학부, 산업디자인학과, 산업 및 시스템 공학과 교수님들이 협력해서 좋은 성과를 이뤘으며, 이를 위해 수고해 주신 교수님들과 학생, 참여기관 연구원님들께도 감사한다”며 “앞으로 연구된 성과를 적극적으로 공개하고 더욱 실용화 할 수 있도록 노력할 예정이다.”고 말했다.
2016.12.06 조회수 6912 -
글로벌기술사업화센터(GCC), 몽골에 스마트 팜 농장 열어
(좌로부터 ETRI 배문식 본부장, KAIST GCC 최문기 명예교수, 익틴그룹 바짜한 회장, MeGO 간바트 위원장)
우리 대학 글로벌기술사업화센터(GCC)는 지난 11월 23일 몽골 울란바토르에서 한국전자통신연구원(ETRI)과 몽골 전자정부센터(MeGo, Mongolian e-Government Center), 익틴그룹(Ikh Tiin Group)간 스마트 팜 협력사업 MOU를 체결했다.
한-몽골 스마트 팜 협력 사업은 2015년 5월부터 KAIST 글로벌기술사업화센터(GCC)가 몽골 현지거점기관인 몽골 전자정부센터(MeGO)와의 협력을 통해 현지 기술수요를 발굴하고 국내의 기술을 매칭 하여 기술사업화 모델을 제시했다.
한국전자통신연구원(ETRI) 대경권연구센터는 그린하우스 온실 제어 시스템 기술을 개발하고 인포벨리코리아가 함께 참여했다.
그 결과 지난 10월 말 울란바토르 인근 바춤버(Batsumber) 지역에 몽골 익틴그룹(Ikh Tiin Group)이 투자한 120제곱미터(㎡) 규모의 그린하우스가 완공됐다.
몽골은 육식 위주의 오래된 전통 식습관으로 인한 영양 불균형 해소를 위해 최근 채소 수요가 급증하고 있으나, 5월부터 9월까지를 제외한 혹한기에는 노지재배가 불가능해 대부분의 채소를 수입에 의존하고 있는 실정이다.
이번 한-몽골 스마트 팜 협력 프로젝트는 정보통신기술(ICT)을 농업 분야에 활용하여 겨울철 영하 40도에 육박하는 혹독한 몽골의 기후 조건에서도 신선한 야채와 과일의 재배를 가능하게 해, 몽골 내 채소 공급의 자급자족 능력을 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.
KAIST 글로벌기술사업화센터 최문기 명예교수는 “스마트 팜에 대한 한국과 몽골간의 기술협력이 지속되어 몽골의 드넓은 지역에 스마트 팜이 확산되길 희망하며, 본 사업이 몽골 경제성장의 원동력이 되기를 바란다”고 말했다.
2016.12.01 조회수 9303 -
항공우주공학과, 제1회 극초음속 국제 심포지엄 개최
우리 대학 항공우주공학과는 오는 27(일)-30일(수) KI빌딩 퓨전홀에서 고속 공기역학/열·유체/추진 분야 전문가들이 한자리에 참석한 가운데 ‘제 1회 극초음속 국제 심포지엄’을 개최한다.
극초음속 기술은 미래의 첨단/지능화된 초고속 비행체 개발에 절대적으로 필요한 기술로, 미국, 러시아, 독일, 프랑스, 호주 등을 중심으로 연구되고 있다. 미국은 현재 다양한 프로그램을 통해 극초음속 추진 기술을 확보하고 스크램제트 비행체의 비행시험을 성공리에 수행한 바 있으며, 호주는 HIFire 등 국제협력 프로그램을 통해 극초음속 핵심기술 연구를 수행하고 있다. 국내에서도 근래에 극초음속 추진기관, 달 탐사선 등 산학연에서 연구를 진행하고 있으나, 우주선진국에 비해 그 경험이 아직은 미약한 실정이다.
이번 심포지엄은 ‘극초음속 연구 현황’, ‘열/화학적 비평형 모델링’, ‘스크램제트 추진기관 및 지상시험’, ‘시험설비, 유동 측정 및 진단 기술’ 이라는 4가지 대주제로, 극초음속 기술과 관련하여 많은 경험을 보유한 세계적 석학(국외 11명, 국내 5명)을 중심으로 최신 기술동향 전파 및 기술 교류의 장을 마련하며, 산학연 기술교류 네트워크를 통해 극초음속 연구인력 확산 및 극초음속 분야의 학문적인 연구 분위기 조성에 기여하고자 한다.
조직위원장인 박기수 KAIST 항공우주공학과 교수는 “극초음속 기술 및 활용에 관한 폭넓은 지식을 얻고자 하는 산업체와 연구소의 연구원 및 대학원생들에게 좋은 기회가 될 것”이라고 말했다.
본 심포지엄은 국방과학연구소(ADD 초고속 공기흡입엔진 특화연구실)와 공동 주최하며 현대로템㈜, ㈜비츠로테크, ㈜데크카본, 한국항공우주연구원, 대전마케팅공사, 한국추진공학회, 서울대학교 우주융합대학원 사업단 및 KAIST 초고속비행체 특화연구센터의 후원을 받아 진행된다.
등록 및 관련 문의는 항공우주공학과(042-350-3726, gisu82@kaist.ac.kr)로 하면 된다.
첨부 : 초대의 글 및 세부일정 안내 1부.
2016.11.21 조회수 10989 -
양찬호 교수, 자석 아닌 물질이 자성(磁性) 갖게 하는 기술 개발
우리 대학 물리학과 양찬호 교수 연구팀이 전기장을 통해 자석이 아닌 물질이 자성을 갖게 하거나 그 반대로 자석 내의 자성을 없앨 수 있는 기술을 개발했다.
이 연구를 통해 자성 물질 기반의 저장 매체를 개발한다면 대용량의 정보를 빠른 속도로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
장병권 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 물리학 분야 학술지 ‘네이처 피직스(Nature Physics)’ 10월 3일자 온라인 판에 게재됐다.
물질의 내부에는 아주 작은 자석들이 존재한다. 그 작은 자석들이 무질서하게 여러 방향으로 향하고 있으면 비 자성 상태이고, 일정한 방향으로 정렬이 이뤄지면 우리가 흔히 볼 수 있는 자석이 된다.
테라바이트 이상의 외장하드를 쉽게 구할 수 있을 정도로 저장 매체의 용량 기술은 발전했다. 그러나 용량 증가는 필연적으로 저장 매체의 읽고 쓰는 속도를 느리게 만든다. 현재 가장 널리 쓰이는 하드 디스크(HDD)의 느린 데이터 접근 속도로는 다른 기술과 조화되기 어려운 상황이다.
이에 따라 SSD, 플로팅 게이트(Floating gate), 저항 방식(Resistive switching) 방식 등이 대안으로 떠오르고 있으나 기록을 할 때마다 흔적을 남기기 때문에 피로 누적 현상을 피할 수 없다는 한계를 갖는다.
정보를 자성 상태로 기록하면 속도가 빠르고 피로 누적 현상을 없앨 수 있기 때문에 저장 매체의 최소 저장 공간인 셀(Cell)을 자성 물질로 구성하려는 시도가 많았다. 주로 전류의 흐름을 통해 유도된 자기장을 이용하는 방식인데, 자기장은 자폐가 매우 어려워 넓은 범위에 영향을 끼치기 때문에 인접한 셀의 자성도 변화시킨다.
셀 하나하나를 조절할 수 없기 때문에 일정한 방향으로 정렬시킬 수 없어 자성의 상태를 바꾸기가 어려웠다.
연구팀은 문제 해결을 위해 자기전기 상호작용을 통해 자성 상태를 조절했다. 자기전기 상호작용은 자기장이 아닌 전기장을 이용해 전류의 흐름 없이 자성 상태를 조절하는 방식으로 에너지 소모가 적다는 장점을 갖는다.
연구팀은 실험을 통해 전기장 인가만으로 무질서하게 임의의 방향을 향하고 있는 셀들이 일정한 방향을 향하고 있음을 확인했다. 또한 반대로 일정한 방향에서 다시 무질서한 상태로도 변화가 가능함을 증명했다.
기존에 보고된 자기전기 현상은 통상적으로 극저온이나 고온에서 발현이 가능했다. 그러나 이번 기술은 화학적 도핑을 통해 상온에서도 작동이 가능하고, 변환이 가역적이며 비휘발성을 갖기 때문에 차세대 정보 저장 소자 개발의 발판이 될 것으로 기대된다.
양 교수는“이번 전기적 자성상태의 변화는 엔트로피 변화를 동반하고 있을 것으로 예상한다”며“자기전기 소자 응용뿐만 아니라 열전 현상의 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 재료연구소 최시영 박사, 포항공대 정윤희 교수, 포항 가속기연구소 구태영 박사, 막스플랑크 연구소 고경태 박사, 미국 스탠포드 가속기연구소 이준식 박사 와 헨드릭(Hendrik Ohldag) 박사, 호주 뉴사우스웨일즈 대학 잔(Jan Seidel) 교수 등과 공동으로 진행됐다.
한국연구재단의 중견연구자지원사업, 글로벌연구네트워크지원사업, 선도연구센터지원사업(응집상 양자 결맞음 연구센터)과 글로벌프론티어사업(하이브리드 인터페이스기반 미래소재 연구단) 등의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전기장 인가를 통한 자성 방향의 변화를 나타낸 개념도
2016.10.27 조회수 10202 -
이재규 교수, 中 시안교통대의 밝은인터넷 연구센터장 겸 석좌교수에 임용
이재규(65) 경영대학 명예교수가 지난 1일 중국 시안교통대학의 ‘글로벌 밝은 인터넷 연구센터’공동센터장 겸 석좌교수에 임용됐다.
이번 임용은 이재규 교수가 지난 7월 아‧태정보시스템 학술대회에서 ‘밝은 인터넷’을 주제로 기조강연을 했는데, 이 행사에 참가한 웨이황 시안교통대학 경영대학장이 공동연구를 제안해 이뤄졌다.
‘밝은 인터넷’은 사이버 범죄와 침해의 원인을 근본적으로 제거해 보다 안전한 인터넷 세상을 만들자는 새로운 인터넷 비전이다. 이재규 교수가 지난해 7월 세계정보시스템학회(AIS) 회장으로 취임하면서 공식 제안했다.
이 교수는 비상근 센터장으로 근무하면서 △ 밝은 인터넷 비전 제시 △ 한 ‧ 중간 밝은 인터넷 공동 연구 △ 밝은 인터넷의 국제화 등을 주제로 협력 연구를 진행할 계획이다.
현재 미국 카네기멜론대학교 특훈초빙교수로 체류 중인 이 교수는 “한국과 중국 뿐 만 아니라 미국 등의 대학들이 밝은 인터넷 비전에 공감해 공동연구를 하는 체계를 만들어가고 있다”며 “연구센터장으로 근무하면서 안전한 인터넷 세상을 만들어 가기 위한 기술 ‧ 제도 ‧ 국제규범을 제안할 계획”이라고 말했다.
한편 이재규 교수는 2017년 12월 서울에서 처음 열리는 ‘밝은 인터넷 글로벌 서밋’의 의장에 선임됐다. 세계정보시스템학회가 주최하는 이 회의는 국제기구 ․ 정부 ․ 연구소 ․ 기업 전문가들이 참여해 밝은 인터넷의 기술과 관련 법률을 통합적으로 논의하는 자리이다. 끝.
2016.09.29 조회수 6143 -
증강현실연구센터 개소식 및 기념강연 개최
최근 ‘포켓몬 고’열풍과 정부의 국가전략프로제트 발표 등으로 가상․증강현실에 대한 관심이 증가하고 있는 가운데 KAIST가 증강현실 연구를 본격화 한다.
KAIST는 1일(목) 오전 11시 대전 본교 KI빌딩에서 증강․가상현실 산학연 관계자 50여명이 참석한 가운데 ‘증강현실 연구센터(이하 연구센터)’ 개소식을 가졌다.
‘증강현실(Augmented Reality)’이란 현실세계의 배경에 3차원의 가상 이미지나 정보를 겹쳐서 보여주는 기술을 말한다. 미국 보잉사의 톰 코델(Tom Caudell)이 항공기 정비응용을 위해 실제와 가상이미지 정보를 동시에 보여줬던 기술에서 비롯됐다.
이번 연구센터(센터장 우운택 교수)는 가상․증강현실 분야의 산학연 연구역량을 모으는 거점을 마련하고, 그 역량을 한 곳에 모아 연구시너지를 창출하기 위해 KAIST가 설립했다.
우운택 증강현실연구센터장은 “사물인터넷 환경에서 수집한 빅데이터와 오픈링크데이터 등을 통합적으로 활용해 필요한 정보와 개인화된 콘텐츠를 체험할 수 있는‘증강휴먼 플랫폼’연구에 집중할 계획”이라고 밝혔다.
연구센터는 특히 문화유산, 에듀테인먼트, 커머스, 스마트시티 분야에 집중하면서 △ 3차원 상호작용을 통한 육체적 능력 확장 △ 맥락인지와 인공지능 기반의 가시화를 통한 지적 능력 확장 △ 사용자를 이해하는 소셜 에이전트를 통한 사회적 능력 확장 등의 경험을 제공하는 증강휴먼 핵심기술을 개발할 계획이다.
이와 함께 다양한 콘텐츠의 공동 활용이 가능하도록 증강현실 플랫폼을 공동 개발해 콘텐츠(C)-플랫폼(P)-네트워크(N)-디바이스(D)를 아우르는 증강현실 생태계 구축에도 적극 나설 예정이다.
개소식 행사에 이어 센터의 설립을 기념하기 위해 산․학․연 관계자가 참여하는 강연회도 열린다.
최진성 SK텔레콤 최고기술책임자(CTO), 박찬종 대전정보문화산업원장, 안상철 KIST 영상미디어연구단장, 박영충 전자부품연구원 가상․증강현실센터장, 김도균 삼성전자 상무 등이 SK텔레콤의 T-real 플랫폼 추진 현황과 향후 서비스 방향, 가상․증강현실 산업 활성화 이슈들과 대응방안, 탠저블웹, 가상․증강현실 산업 활성화를 위한 사례, 증강․가상현실의 미래 등을 주제로 강연한다.
KAIST는 이번 연구센터 설립으로 증강․가상현실 분야의 원천기술과 특허가 확보되고, 그 응용산업의 생태계가 구축될 것으로 기대하고 있다.
우운택 센터장은 “증강현실이 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능 기술과 융합되면 4차 산업혁명을 이끌 혁신 산업으로 성장할 것”이라며 “연구센터는 증강현실의 콘텐츠 개발보다는 가상과 현실의 벽을 허물어 시․공간을 확장하는 새로운 소셜미디어 관점에서 증강휴먼 플랫폼 기술 확보에 집중 할 것”이라고 말했다.
한편, 시장조사업체 IDC에 따르면, 2016년 증강․가상현실 시장규모는 52억 달러로 추정되며 2020년에는 30배 이상 늘어난 1620억 달러 규모가 될 것으로 전망된다. 끝.
2016.09.01 조회수 8920 -
박오옥, 한상우 교수, 팔 14개 달린 금 나노입자 개발
우리 대학이 중심 입자에 14개의 팔 모양 입자가 달린 이원 구조의 금 나노입자를 개발했다.
이 기술은 팔 모양 입자 주변에서 전기장을 강하게 증폭시켜 표면증강 라만분광을 이용해 미량의 물질도 검출할 수 있다. 이를 통해 화폐 보안물질, 인체 광열치료 등에도 활용 가능할 것으로 기대된다.
생명화학공학과 박오옥 교수, 화학과 한상우 교수, 한국화학연구원 김도엽 박사와가 공동으로 진행한 이번 연구 성과는 광학 재료분야 학술지 ‘저널 오브 머티리얼스 케미스트리 씨(Journal of Materials Chemistry C)’ 4월 21일자 표지논문으로 게재됐다.
중심에 팔 모양의 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자는 외부의 빛과 반응해 팔 모양 주변에서 전기장이 강하게 증폭된다. 이를 통해 금 나노입자를 기판으로 활용해 물질을 그 위에 올리면 적은 농도로도 쉽게 물질의 검출이 가능해진다.
하지만 기존 기술은 중심 나노입자에 달린 팔 모양 입자의 크기, 길이를 정밀하게 제어하지 못해 형태가 제각각인 금 나노입자만 얻을 수 있었다.
연구팀은 문제 해결을 위해 14개의 꼭지점을 갖는 사방십이면체 형태의 금 나노입자를 먼저 합성 후 꼭지점 부분만 선택적으로 성장시켰다.
이를 통해 팔이 14개 달린 이원구조의 금 나노입자를 합성했고 팔 크기나 길이를 조절해 광학특성 및 전기장 세기 증폭을 조절할 수 있게 됐다.
연구팀은 유한차분 시간영역법을 통한 시뮬레이션과 표면증강라만산란 실험을 통해 이원 구조에서의 팔의 크기가 작을수록, 몸통 입자의 크기가 클수록 전기장 세기가 강하게 증폭됨을 증명했다.
이 기술을 표면증강라만분광(surface-enhanced Raman spectroscopy)에 이용한다면 물질의 분자 검출 및 분석 등에 응용할 수 있다.
박 교수 연구팀은 이전 연구에서도 美 워싱턴대학 유난 시아(Younan Xia) 교수와의 공동연구를 통해 6개의 팔 모양 입자가 달린 이원구조의 금 나노입자 합성기술을 개발한 바 있다. 이번 연구에서는 이원 구조 금 나노입자의 성장과정 분석과, 더 나아가 이론적 계산을 통한 금 나노입자 표면에서의 전기장 세기가 증폭됨을 확인했다.
또한 실제 표면증강 라만산란 실험을 통한 특정분자 검출 등 다각적 연구를 통해 이원구조 금 나노입자의 응용 가능성을 높였다.
연구팀은 “새로운 접근법을 통한 이원구조 금 나노입자의 팔 개수, 길이 등의 조절로 광학특성 등 물리적 성질을 제어하는 기술을 개발했다”며 “이를 통해 라만분광법을 이용한 물질 검출이나 화폐보안물질 등에 응용 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 산하의 한국연구재단-선도연구센터지원사업, 나노·소재기술개발사업 및 기초연구사업과 KAIST 기후변화연구허브사업의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 중심입자에 14개의 팔이 달린 이원구조의 금 나노입자와 팔의 크기만 선택적으로 조절된 금 나노입자의 전자현미경 이미지
그림2. 팔 크기 변화에 따른 전기장 세기를 유한차분 시간영영법으로 시뮬레이션한 결과와 표면증강라만 신호 결과
2016.05.10 조회수 11374 -
사회기술혁신연구소, 대화공단 악취 등 지역사회가 해결해야 할 27개 연구주제 제시
“대전광역시 대화동과 중촌동이 해결해야 할 최우선 과제는 각각 공단의 만성적 악취와 쓰레기 악취이며, 충남 금산군은 농업 신기술 개발과 공장에 의한 환경피해 문제입니다.”
KAIST가 대전 및 인근 지역 주민과 함께 과학기술을 활용해 지역사회가 해결해야 할 연구주제 27개를 내놨다.
사회기술혁신연구소(소장 이홍규)는 한국화학연구원, 사단법인 대전시민사회연구소, 시민참여연구센터와 함께 ‘사회문제해결형 연구개발사업 도출을 위한 지역사회 욕구조사 및 연구주제 발굴 활동’보고서를 10일 발표했다.
이번 보고서는 지역의 대학‧연구소‧시민이 협력해 지역사회가 안고 있는 사회문제를 조사하고 이를 해결하기 위한 연구주제를 발굴하기 위해 마련됐다.
연구는 사전조사 및 지역민들과의 심층면접을 거쳐 이슈를 발굴한 후 그 이슈를 주민 워크숍과 전문가 워크숍에서 최종 확정하는 순으로 진행됐다.
연구팀은 지역의 대표적 사회문제를 가진 곳이 어디인지와 도출된 사회문제 해결 사업이 지역 내 인적자원과 협력이 가능한지를 기준으로, 대전 대화동(도시산업화 지역), 대전 중촌동(주거 낙후지역), 충남 금산군(특용작물 중심의 농업지역)을 선정했다.
이어 지역거주 주민, 산업단지 근로자, 지역공동체, 시민사회조직, 행정지원조직 등 지역을 대표할 수 있는 단체와 시민(대화동 16명, 중촌동 18명, 금산군 18명)을 대상으로 면접조사를 실시했다.
추가적으로 지역조사와 주민 워크숍 그리고 조사팀의 검토 과정을 거쳐 총 72건의 사회문제를 도출했다. 그 중 환경 분야가 15건으로 가장 많았으며, 문화, 생활안전, 주거‧교통, 가족, 사회통합 분야가 뒤를 이었다.
연구팀은 이후 전문가의 추가검토를 통해 27개 연구과제를 최종 확정했다. 이 중 환경과 농업분야가 각각 7건, 에너지, 문화, 생활안전, 가족 분야가 각각 3건, 사회통합 1건 등 이었다.
지역별로는 대화동이 7개 연구주제, 중촌동이 6개 연구주제, 금산군이 14개 연구주제를 각각 도출했다.
산업단지 지역에 사는 대화동 주민들은 공장 악취, 화학물질 누출, 생활 쓰레기 등 환경문제를 최우선 과제로 제시했으며, 마을공동체 활동 기반이 강한 중촌동 주민들은 불법주차, 생활쓰레기 악취, 소음 문제 등 생활환경 개선형 주제에 관심이 많았다.
특용작물을 주로 재배하는 금산군 주민들은 인삼 가공기술, 인삼경작 기계화, 비닐하우스 효과 개선 등 농업기술 주제와 타이어 공장으로 인한 환경오염 피해예방 등을 우선과제로 제시했다.
연구팀은 이번 보고서에서 도출된 연구주제를 대전광역시에 전달하고 향후 개선방향에 대해 지속적으로 협력해 갈 계획이다.
이홍규 KAIST 사회기술혁신연구소장은 “이번 보고서는 일반 시민의 관점에서 지역 사회가 해결해야 할 문제를 지역의 대학‧연구소‧시민이 함께 발굴했다는데 큰 의미가 있다”며 “정부도 지역사회의 문제를 푸는 데 과학기술을 활용한 연구개발 사업을 적극 지원하기를 기대한다.”라고 밝혔다. 끝.
2016.03.11 조회수 5688 -
기억 및 논리 연산 가능한 메타물질 개발
〈 민 범 기 교수 〉
우리 대학 기계공학과 민범기 교수 연구팀이 메타물질의 광학적 특성을 기억할 수 있는 메모리 메타물질과 이를 응용한 논리연산 메타물질을 개발했다.
이번 연구결과는 과학전문지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 27일자 온라인 판에 게재됐다. (논문명 : Graphene-ferroelectric metadevices for nonvolatile memory and reconfigurable logic-gate operation)
메타물질은 자연에서 발견되지 않은 특이한 광학적 성질을 얻기 위해 인위적으로 설계된 물질이다. 이는 빛의 파장보다 훨씬 짧은 구조물로 구성됐으며 고해상도 렌즈 및 투명망토 등에 응용 가능해 활발한 연구가 이뤄지고 있다.
메타물질의 변조된 광학적 특성을 유지시키기 위해선 외부의 지속적 자극이 공급돼야 하는데 이는 많은 전력 소모의 원인이 된다. 이 단점을 극복하기 위해 외부 자극 제거 후에도 변조된 특성이 유지 가능한 메모리 메타물질이라는 개념이 대두됐다.
메모리 메타물질은 변화된 광학적 특성을 기억한다는 장점을 갖는다. 하지만 기존에 보고된 메모리 메타물질은 고온에서만 기억되거나 부피가 큰 광학적 장치에 의해서만 동작 가능해 현실적 응용에 한계를 보였다.
연구팀은 문제 해결을 위해 메타물질에 그래핀과 강유전체 고분자를 접목시켰다. 연구팀이 사용한 강유전체 고분자는 탄소를 중심으로 불소, 수소가 결합한 분자로 외부 전압의 극성에 따라 회전할 수 있다.
이 강유전체 고분자는 상온에서도 안정적으로 변화 상태를 유지할 수 있고, 그래핀과 접촉돼 메모리 성능을 개선하고 초박형으로 제작 가능하다. 또한 다중 상태의 기억이 가능하고 빛의 편광 상태도 기억할 수 있음을 증명했다.
연구팀은 메모리 메타물질의 원리를 응용해 논리 연산이 가능한 논리연산 메타물질 또한 개발했다. 이 논리연산 메타물질은 단일 입력에 의해서만 변조 가능했던 기존 메타물질의 단점을 해결했다.
그래핀을 두 개의 강유전체 층과 샌드위치 구조를 가진 메타물질을 제작해 두 전기적 입력의 논리 연산 결과가 광학적 특성으로 출력되게 만들었다. 이를 통해 다중 입력에 의한 조절이 가능해져 메타 물질의 특성을 다양하게 변화시키고 조절할 수 있는 방법론을 제시했다.
민 교수는 “메모리 메타물질을 통해 저전력으로 구동 가능한 초박형 광학 소자에 응용 가능할 것으로 전망한다”고 말했다.
기계공학과 김우영, 김튼튼 박사, 김현돈 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업, 국가그린나노기술개발사업, 미래유망융합기술 파이오니어사업, 세계적수준의 연구센터(WCI) 사업, 미래창조과학부 글로벌프론티어 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 메모리 메타물질의 구조도
그림2. 강유전체에 의해 그래핀에 비휘발적 도핑이 되는 모식도
그림3. 투과도의 다중상태 (00, 01, 10, 11)의 메모리 특성 (본 논문의 대표도)
2016.02.24 조회수 8713