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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
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박용근, 정용 교수, 알츠하이머 정량화 가능한 홀로그래피영상 기술 개발
우리 대학 물리학과 박용근 교수와 바이오및뇌공학과 정용 교수(KI 헬스사이언스 연구소) 공동 연구팀이 홀로그래피 영상 기술을 이용해 알츠하이머 질환을 정량적으로 연구할 수 있는 광학 기술을 개발했다.
이무성 연구원과 이익성 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 8월 3일자 온라인 판에 게재됐다.
뇌의 구조는 뇌 기능 및 질병과 밀접한 관련을 갖고 있다. 특히 알츠하이머에 걸린 뇌는 회백질 및 해마에 아밀로이드 반점이나 신경 섬유 엉킴과 같은 비정상적 구조를 갖기 때문에 뇌 영상 촬영 기술 신경과학에서 꼭 필요한 기술이다.
뇌 관련 질병의 치료를 위해 자기공명영상(MRI)이나 양전자 단층 촬영(PET)과 같은 기존 영상 촬영 기술들을 많이 활용하고 있지만 0.1밀리미터 이하의 세밀한 구조는 관찰하기 힘들다는 한계를 갖는다.
이를 보완하기 위해 조직 병리학 기법을 이용해 뇌의 단면 구조를 관찰했지만, 뇌 조직이 투명하기 때문에 촬영을 위해선 염색 과정을 거쳐야 한다. 이 과정에서 왜곡이 발생할 수 있다.
또한 조직 병리로 얻은 정보는 정성적 정보가 대부분이기 때문에 질병 진단에 필요한 정량적, 객관적 기준을 제공하기 어려웠다.
문제 해결을 위해 연구팀은 먼저 홀로그래피 현미경 기술을 통해 뇌 구조의 정보를 정량적으로 분석했다.
연구팀의 홀로그래피 현미경은 빛의 간섭을 이용해 별도의 염색 과정 없이 조직의 굴절률 분포 수치 영상을 계산할 수 있다.
조직 샘플을 투과한 빛은 굴절률 분포에 따라 특정한 산란 과정을 겪는다. 위에서 얻은 굴절률 분포를 토대로 연구팀은 뇌 조직 내에서 빛이 산란되는 평균 거리와 산란광이 퍼지는 방향성을 정량화했다.
연구팀은 산란 평균 거리와 방향성 분포를 이용해 알츠하이머 인자를 가진 쥐의 뇌 조직에서 발생하는 구조 변화 및 정도를 정량적으로 수치화했다.
그 결과 알츠하이머 모델의 해마 및 회백질의 산란 평균 거리와 방향성이 정상 모델에 비해 더 낮아지는 것을 확인했다. 특히 해마 내 산란되는 평균 거리는 약 40%가 감소했다. 이는 해마와 회백질 구조가 알츠하이머병에 의해 손상되고 불균일해지기 때문으로 해석된다.
연구팀은 이번 연구가 알츠하이머 뿐 아니라 파킨슨 병 등 다른 질병 연구에도 광범위하게 활용될 수 있을 것이라고 내다봤다.
박 교수는 “최근 창업한 Tomocube(토모큐브) 사의 제품을 이용해 관련 연구자들이 보다 쉽게 새로운 방법을 적용시켜 다양한 조직 병리 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다” 고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 홀로그래피 현미경 모식도
그림2. 기존 현미경과 홀로그래피 현미경 성능 비교
그림3. 정상 모델과 알츠하이머병 모델의 뇌 조직의 산란 계수, 이방성 분포
2016.08.17
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오왕열 교수, 영상왜곡 없는 3차원 관상동맥 내시현미경 시스템 개발
〈 오 왕 열 교수 〉
우리 대학 기계공학과 오왕열 교수 연구팀(KI 헬스사이언스 연구소)이 영상왜곡 없이 관상동맥 내부를 정확히 이미징할 수 있는 관상동맥 내시현미경 시스템을 개발했다.
이 시스템으로 생체 관상동맥 내부 3차원 미세구조를 단일 심박 내에서 초고속 및 고해상도로 촬영했고 단일 심박 내에서 고해상도로 이미징 하는데 성공했다.
연구팀은 이 시스템을 사용해 인간과 비슷한 돼지 심장의 관상동맥 이미징에 성공함으로써 급성 심근경색으로 대표되는 관상동맥 질환의 정확한 진단 및 치료에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.
연구 결과는 심혈관분야의 임상저널인 ‘미국심장학회 학술지(JACC Cardiovascular Imaging : Journal of American College of Cardiology Cardiovascular Imaging)’ 5월호에 게재됐다.
돌연사의 가장 큰 원인인 급성 심근경색은 심장표면에 존재하면서 심장근육에 혈액을 공급하는 관상동맥(coronary artery)이 좁아지고 막혀 심장박동이 중지돼 갑작스럽게 사망하는 질환이다.
따라서 급성 심근경색을 예측하는 것은 매우 중요하며 이를 위해서는 의료진이 정확하게 진단할 수 있는 자료가 필수적이다.
광단층영상기술(OCT, Optical Coherence Tomography) 기반의 혈관 내시경은 현재 가장 높은 해상도의 심혈관 내부 영상을 제공하고 있다. 하지만 통상적으로 초당 100장 정도를 촬영하기 때문에 관상동맥 전체의 영상을 획득하는데 최소 3~5초가 소요된다.
이 사이 발생한 수차례의 심장 박동은 혈관의 반복적인 수축 및 팽창을 일으키고, 이는 정상적인 혈관도 마치 좁아진 것처럼 울퉁불퉁하게 보이는 영상왜곡으로 이어져 진단의 정확도가 떨어지게 된다.
연구팀이 개발한 단일 심박 주기 내 3차원 관상동맥 OCT 이미징 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술이다. 초당 500장 촬영하는 고속 관상동맥 및 심박을 모니터링해 가장 움직임이 적은 영역을 자동적으로 포착 후 이미징을 수행하는 기술을 개발했다.
이를 통해 심장 박동으로 인한 영상 왜곡 없이 7센티미터 길이의 관상동맥을 0.7초 사이에 촬영해 내부 고해상도 영상을 확보할 수 있었다.
오 교수 연구팀은 고려대구로병원 김진원 교수 연구팀과의 협력을 통해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기를 갖는 돼지 관상동맥의 단일 심박 내 초고속 3차원 이미징에 성공했다.
연구팀은 “이번 연구 결과를 통해 국내에서 개발한 세계 최고의 기술이 병원과의 긴밀한 협력을 통해 실제 임상에서의 한계를 극복하고 유용성을 인정받았다”고 밝혔다.
오 교수는 “심혈관 내 플라크 형태 분석과 스텐트(stent : 혈관 확장을 위해 혈관에 삽입하는 구조물) 삽입 등에 유용하게 사용 가능할 것으로 기대된다”며 “환자에 적용하기 위해 식약처 승인을 받기 위한 과정을 준비 중이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 단일심박 초고속 관상동맥 OCT로 획득한 돼지 관상동맥의 길이방향 영상
그림1. 관상동맥 OCT로 영상으로부터 얻은 관상동맥 3차원 구조 복원 영상
2016.08.04
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서현석 박사과정생, 휴먼테크 논문대상 22년 역사상 첫 ‘대상’ 수상
우리대학 전기및전자공학부 박사과정에 재학 중인 서현석(29 ․ 지도교수 박현욱)씨가 3일 서울 삼성전자 사옥에서 열린 ‘제 22회 휴먼테크 논문대상’시상식에서 ‘대상’을 수상했다.
서씨는 휴먼테크 논문대상이 시작된 이래 22년 만에 처음 나온 ‘대상’ 수상자다. 지난해까지 최고상은 금상이었다.
‘휴먼테크 논문대상’은 과학기술분야의 우수한 인력을 발굴하고 육성해 세계최고의 경쟁력과 기술력을 확보하기 위해 삼성전자가 1994년 제정한 상이다.
서씨의 논문제목은 ‘위상 정보를 이용한 자가 게이팅된 심장 자기공명영상법’으로 MRI를 찍을 때 환자들이 겪는 불편을 줄여주는 기술이다.
이 기술은 대동맥의 속도변화와 복부의 움직임을 자기공명 신호의 위상변화를 통해 장기가 움직여도 별도의 장치 없이 MRI가 이를 감안해 영상을 찍는다.
서씨는 “자기공명영상(MRI)을 촬영 할 때 힘들지 않고 찍을 수 있는 MRI를 개발하고 싶었다”며 “이번 수상을 계기로 앞으로도 사회에 공헌 할 수 있는 좋은 연구를 많이 하겠다”라고 소감을 밝혔다.
한편 이날 시상식에서 학교에 주는 특별상은 KAIST가 차지했다. KAIST 전기 및 전자공학과는 최다 수상학과(15편)와 최다 논문제출 학과(55편)로 선정돼 2관왕을 차지했다.
이날 행사에는 권오현 삼성전자 부회장, 강성모 KAIST 총장, 성낙인 서울대 총장 등이 참석했다. 끝.
2016.02.04
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소장 내 지방 흡수과정의 비밀 밝혀
김 필 한 교수
우리 대학 나노과학기술대학원 김필한 교수와 의과학대학원 고규영 교수 공동 연구팀이 소장에서 지방이 흡수되는 과정의 고해상도 촬영에 성공했다.
이번 연구는 나노과학기술대학원 최기백 박사과정 학생, 의과학대학원 장전엽 박사, 박인태 박사과정 학생이 1저자로 참여했다.
이를 통해 소장의 융모로 흡수된 지방의 전달 통로인 암죽관의 수축현상을 최초로 발견했다.
이번 연구결과는 의생명과학 분야 국제 학술지인 ‘임상연구(The Journal of Clinical Investigation, Impact Factor 13.261)’ 10월 5일자 온라인판에 게재됐다. 또한 11월에는 이달의 주목할 만한 연구로 ‘JCI This month’에도 소개될 예정이다. (논문명 : Intravital imaging of intestinal lacteals unveils lipid drainage through contractility)
소장은 영양분을 흡수하는 기관이다. 소장의 관찰을 위해 많은 학자들이 노력했지만 소장은 항상 쉬지 않고 움직이기 때문에 고해상도 촬영에 한계가 있었다.
연구팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 소장 의 상태를 보존하고 내벽을 고정할 수 있는 영상 챔버를 이용해 동물 모델의 소장 내벽에서 지방산이 흡수되는 과정을 촬영했다.
이 과정에서 지방의 흡수 통로인 암죽관이 일정 주기로 수축 및 이완하는 현상을 발견했다. 또한 암죽관의 수축 정도가 소장에서의 지방산 흡수 속도에 영향을 미치는 것을 발견했다.
연구팀은 이 암죽관의 움직임이 융모 내부에 다량 존재하는 민무늬근세포에 의해 발생하고, 이는 체내에 분포된 자율신경계를 통해 조절됨을 밝혔다.
이번 연구를 통해 개발된 최첨단 고해상도 생체영상기술로 소장 내 다양한 물질 흡수 과정의 실시간 모니터링이 가능해질 것으로 예상된다.
또한 이 기술은 신약개발 과정에서 지용성 약물이 소장 내 암죽관으로 흡수되게 해 간 독성을 최소화하는 새로운 약물전달 방법 확립에 기여할 것으로 기대된다.
김 교수는 “우리가 섭취하는 다량의 지용성 영양소가 체내로 흡수되는 과정에서 자율신경계로 조절되는 융모 내부의 암죽관 제어 메커니즘이 존재함을 새롭게 밝혀냈다”고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어사업 및 신기술융합형 성장동력사업의 지원을 받아 수행됐다.
그림 설명
그림1. 소장 내벽에 존재하는 융모에서 지방산이 흡수되는 과정을 광학현미경으로 영상화하는 과정 모식도
그림2. 소장 융모에서 지방산(적색)이 암죽관(녹색)을 통해 흡수되는 과정
그림3. 암죽관(녹색)의 반복적인 이완과 수축 운동. 0초, 2.7초에 이완. 1.6초, 4초에 암죽관의 수축
2015.10.14
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KAIST, 국내대학 최초로 국제표준특허 등록
우리 학교 전기및전자공학과 김문철 교수가 개발한 영상압축기술이 차세대 고효율 영상압축기술(HEVC, High Efficiency Video Coding)의 표준특허로 등록됐다.
김 교수가 KBS와 공동 개발한 이 기술은 기업이나 연구소가 아닌 대학에서 주도적으로 표준화를 추진해 표준특허로 인정받은 국내 최초 사례다.
HEVC(H.265)는 Full HD보다 4배나 화질이 우수한 UHD(초고화질)급 해상도를 가진 TV, 스마트폰 등에 적용하기 위한 대용량 영상데이터를 효율적으로 압축하기 위해 만들어진 국제 기술표준이다. 현재 Full HD에 가장 널리 쓰이는 H.264/AVC 보다 데이터 압축효율이 두 배 정도 우수하다. 즉, 같은 수준의 영상화질을 유지하면서도 데이터 용량을 절반 정도로 줄일 수 있다.
HEVC 관련 시장은 현재 태동기이지만 최근 출시된 UHD TV와 최신 스마트폰에 적용되기 시작했고, 2016년까지 급속도로 팽창하면서 세계시장은 연간 2천억 달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. KAIST는 이번에 등록된 표준특허로 향후 최소 100억 원의 특허 로열티를 받을 것으로 전망하고 있다.
국제표준화기구(ISO/IEC, ITU-T)는 2013년 1월 HEVC 표준을 확정했다. 또한, 세계적인 특허 풀(Pool) 라이선스 관리기업인 MPEG LA는 2014년 9월 29일 HEVC 표준특허 풀을 확정 발표했다. 김 교수는 지난 2007년 KBS와 공동으로 개발한 영상처리 기술이 HEVC 표준에 부합한다고 판단, KAIST 기술사업화센터(센터장 윤준호)와 특허분석을 통한 표준화 전략을 수립했다. 이후 MPEG LA에 수립된 전략에 따라 보유하고 있던 기술을 제안해 표준특허로 등록시키는데 성공했다.
배중면 산학협력단장은 “대학에서 개발한 세계적인 수준의 원천기술을 가지고 시장파급력이 큰 국제표준화를 달성해 아직까지 대학에서는 경험할 수 없었던 커다란 금액의 기술료 수익이 기대된다”며 “전략적 특허관리를 통해 향후 2년 이내에 50개 이상의 국내외 표준특허를 확보할 계획”이라고 말했다.
강성모 총장은 “KAIST는 뛰어난 기술력으로 애플, 지멘스, NEC 등과 함께 HEVC 표준특허 풀 창립멤버로 가입, 글로벌 톱 기업들과 어깨를 나란히 해 학교의 위상을 크게 드높였다”며 “원천기술에 대한 연구생산성을 크게 높임으로써 그동안 대학에서 시도하지 못했던 새로운 형태의 창조경제 모델을 제시했다는데 의미가 있다”고 의의를 밝혔다.
□ 영상압축기술의 발전
□ 비디오화면 화소 수 비교
2014.10.01
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3차원 고해상도 혈관내시경 시스템 개발
우리 학교 기계공학전공 오왕열 교수는 현존하는 기술보다 *이미징 속도가 최대 3.5배 빠른 광학 혈관내시경 시스템을 개발하고 이를 이용해 세계 최초로 3차원 고해상도(혈관 깊이 방향 10㎛급, 혈관 둘레 및 길이 방향 30㎛급) 생체 혈관 내부 이미지 획득에 성공했다. *이미징 : 시각적으로 인식할 수 있는 형으로 정보를 표현하는 것
이번에 국내 최초로 개발된 혈관내시경 시스템은 영상속도는 물론 해상도, 영상품질, 영상획득영역 등도 세계 최고의 성능을 갖고 있다. 또 혈관 벽의 취약여부 파악에 용이한 편광 이미징 등 기능성 이미징도 동시에 수행할 수 있어 심혈관계 질환 진단 및 치료에 새로운 전기를 가져올 것으로 기대된다.
혈관내시경 광단층영상(OCT, Optical Coherence Tomography) 시스템은 심근경색으로 대표되는 심혈관계질환 진단을 위해 가장 높은 해상도를 제공하는 장비로써 임상분야에서 주목을 받고 있다.
그러나 기존 시스템은 영상 촬영속도가 느려 빠르게 이미징을 수행해야하는 혈관 내 상황에서 자세한 파악이 불가능하고 혈관 내부를 띄엄띄엄 분석할 수밖에 없었다. 임상에서 생체 혈관 내부 광학적 영상을 위해서는 내시경을 혈관에 삽입한 다음 투명한 액체를 순간적으로 흘려보내 수초 안에 촬영을 해야 하기 때문이라고 연구팀은 전했다.
연구팀은 초고속·고해상도 광단층영상 시스템과 직경 0.8mm(밀리미터)의 유연한 고속·고해상도 내시경 및 이미징 빛을 혈관 내에서 고속으로 스캔할 수 있는 장치를 개발하고, 이를 활용해 혈관 벽 내부 구조를 영상화하는데 성공했다.
연구팀은 개발한 시스템을 활용해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기인 토끼 대동맥 7cm 길이의 혈관을 5.8초 만에 초당 350장의 속도로 단층 촬영에 성공, 3차원 모든 방향으로 10~35㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)의 고해상도 이미지를 얻어냈다.
연구팀은 현재 상용화중인 혈관내시경처럼 200㎛ 간격으로 이미징할 경우에는 7cm 길이의 혈관을 1초 안에 모두 이미징할 수 있었다.
오왕열 교수는 “이번에 개발한 혈관내시경 시스템은 세계 최고의 성능을 갖는 것은 물론 살아있는 동물 혈관 내부 촬영을 통해 사람의 혈관과 비슷한 상황에서 테스트가 됐다는 점에서 크게 의미가 있다”고 연구 의의를 밝혔다.
더불어 “병원과 긴밀한 협력을 통해 올 상반기에 사람의 심장과 비슷한 크기를 가진 동물 심장의 관상동맥 촬영을 준비하고 있다”며 “이를 거쳐 향수 수년 내에 임상에서 환자에 적용할 수 있을 것”이라고 임상적용 및 상용화에 대한 강한 기대감을 내비쳤다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구) 및 글로벌프론티어사업의 지원을 통해 수행됐으며, 연구결과는 지난 1월 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express) 지에 게재됐다.
그림1. 내시경 말단 광학부(좌측상단)
그림2. 내시경 고속 광 스캐닝 유닛(우측상단)
그림3. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 둘레 및 길이방향)
그림4. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 깊이방향)
2014.03.12
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과학기술위성 3호 우주관측 시험영상 최초 공개
- 국내 최초 근적외선 위성 카메라 탑재, 우주관측 영상 확보 -
우리 학교 인공위성센터에서 제작한 과학기술위성 3호가 지난 11월 21일 러시아 야스니 발사장에서 성공적으로 발사된 뒤 안드로메다 은하와 오리온 성운 및 로제타 성운을 촬영(’13.12.17, ’13.12.21, ’13.12.22)한 적외선 우주관측 영상이 공개됐다.
과학기술위성 3호는 현재 초기 운영 및 검․보정을 진행 중으로 탑재체 기능 점검 중 성능 검증을 위하여 촬영된 첫 시험영상이다.
이번에 촬영한 안드로메다 은하(M31)는 지구에서 가장 가까운 (약 200만 광년) 나선은하로서, 과학기술위성 3호에 탑재된 적외선 우주망원경으로 관측한 첫 적외선 영상이다.
과학기술위성 3호는 발사 이후 위성 상태, 자세 제어 기동 성능, 태양전지판 전개, 우주관측 적외선영상 관측 기능 등 우주관측 탑재체 구성품 전반의 기능 점검을 거쳤으며,
"14년 2월까지 정상 궤도에서 최종 검․보정 작업을 진행한 이후, 2년간 600km 상공에서 우리은하에 있는 고온 가스의 기원 연구를 위한 은하면 탐사와 우주 초기 상태를 예측할 수 있는 적외선 우주배경복사에 관한 영상정보를 수집한다.
과학기술위성 3호와 함께 러시아 드네프르 발사체에 실려 우주로 향했던 두바이샛 2호*도 지난 12월 6일 북한과 미국, 중국, 이탈리아, 말레이시아, 남아프리카 일대를 촬영한 위성사진을 공개한바 있으며, 경희대 큐브위성도 2대(CINEMA 1,2) 모두 교신에 성공하여 본격적인 임무수행을 위한 검․보정 작업을 진행 중이다. * 위성전문제작회사 쎄트렉아이가 아랍에미리트에 수출한 상용지구관측위성
앞으로 미래부는 과학기술위성3호의 지구관측 적외선카메라와 소형 영상 분광기, 핵심우주기술 부품의 기능 및 성능 점검도 ’14년 2월까지 완료할 계획이다.
지구관측 적외선 영상과 분광영상은 산불탐지, 도시 열섬현상, 홍수피해 관측, 수질예측 등에 필요한 기초 연구 및 국가재난․재해 모니터링 등에 활용될 예정이며, 위성 본체에 적용된 핵심부품의 우주 검증을 통해 실용위성의 우주기반 기술 확보 등에도 기여할 것으로 기대된다.
<우주관측 적외선 영상 - 안드로메다 은하>
2013.12.26
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과학기술정책대학원, '과학 하는 삶' 이색 공모전 개최
우리 대학 과학기술정책대학원(원장 박범순)은 과학기술인의 연구 ‧ 실험실과 일상생활에 새겨지는 "과학 하는 삶‘을 주제로 사진 동영상 공모전을 개최한다. 이번 공모전은 사진과 동영상 부문으로 나눠 진행되며 마감은 사진 12월 15일, 동영상은 2014년 1월 15일이다.
공모전 상세정보는 블로그 과학문화 실험실 대전(http://scienceculturedj.tistory.com)에서 확인 할 수 있다. 끝.
2013.11.22
조회수 8305
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“생생, 기발, 뭉클한 연구생활 사진·동영상 찾습니다”
카이스트 과학기술정책대학원, ‘과학하는 삶’ 이색 공모전
"실험벤치 위에 널린 실험기구들, 랩미팅의 한숨소리, 질소탱크 들어오는 날, 연구실 창문 틈을 스치는 새벽별…. 교과서에 나온 이론 말고, 논문에 실린 그래프 말고, 당신의 과학하는 삶을 사진과 동영상으로 보여주세요.”
카이스트 과학기술정책대학원이 과학기술인의 연구·실험실과 일상 생활에 새겨지는 ‘과학하는 삶’을 주제로 내건 색다른 사진·동영상 공모전을 벌인다. 연구 현장에 있는 과학기술인들이 이번 공모전의 참여 대상이다.
공모전을 진행하는 전치형 교수는 "보통 과학 사진 하면 현미경을 통해 보이는 세포 사진, 천체망원경에 잡힌 성운 사진, 총알이 유리창을 깨트리고 지나가는 사진 같은 것을 떠올리기 쉬운데, 이번 공모전은 그런 과학적 발견의 순간을 만들어내는 사람의 모습과 표정을 담아내고자 한다"며 “과학기술자들이 연구자로서, 시민으로서, 가족의 일원으로서, 직장인으로서, 여자로서, 남자로서 살아가는 얘기를 듣고 나누었으면 한다”고 말했다. 그는 “연구 현장에 계신 분들이 생생하고 기발하고 뭉클한 사진과 영상을 만들어 주시리라 기대한다”고 덧붙였다.
한국과학창의재단이 주최하고 카이스트 과학기술정책대학원이 주관하는 이번 공모는 사진과 동영상(90초 이내 또는 6분 이내) 부문으로 나뉘어 이뤄지며, 마감은 사진 12월15일, 동영상 2014년 1월15일이다. 공모전에서 선정된 우수 작품들에는 상금이 시상되며, 따로 사진전시회와 유시시(UCC) 동영상 상영회도 계획하고 있다고 이 대학원 쪽은 밝혔다. 응모 방법을 비롯해 자세한 정보는 행사진행그룹의 블로그 "과학문화실험실 대전"에서 볼 수 있다.
일문일답/ 공모전 진행 전치형 교수
Q “과학하는 삶”이라는 주제가 흥미롭습니다. 주제를 소개하는 글을 보니 “교과서에 나온 이론 말고, 논문에 실린 그래프 말고, 당신의 과학하는 삶을 보여주세요”라고 쓰여 있군요. 실험벤치 위에 널린 기구, 허겁지겁 먹는 점심 샌드위치, 랩미팅의 한숨소리…. 사진·동영상 공모의 주제를 이렇게 잡은 배경이 궁금합니다.
A “보통 과학 사진 하면 현미경을 통해 보이는 세포 사진, 천체망원경에 잡힌 성운 사진, 총알이 유리창을 깨트리고 지나가는 사진 같은 것을 떠올리기 쉬운데요, 저희는 그런 과학적 발견의 순간을 만들어내는 사람의 모습과 표정을 담아내려 합니다. 흔히 논문이나 신제품 같은 과학 활동의 최종 결과물만 세상의 주목을 받는데, 저희는 거기에 이르기까지 실험기구를 옮기고, 점심을 거르고, 야단치고 언쟁하고, 쓰레기를 치우는 과학자들의 모습에서 과학의 의미를 한 번 찾아보려는 것입니다. 어떻게 보면 보통 사람들도 흔히 하는 읽고 쓰고 얘기하고 걷고 기다리는 평범한 일상이 쌓여서 세상에 없던 지식과 물건을 만들어낸다고도 할 수 있는데요, 그 신기한 과정을 드러내 보여주고 싶기도 합니다.”
Q 흔히 과학과 관련해서는 발견과 발명의 대상 그 자체가 중시되지요. 과학자에 대한 묘사도 그런 발견과 발명에 이르는 과정에 곁들여지곤 하고요. 그런 점에서 “삶”을 부각했다는 점은 색다르면서도 반갑습니다. 공모 과정에서 어떤 삶의 이야기를 볼 수 있기를 기대하는지요?
A “발견과 발명이 결국 ‘사람의 일’이라는 점을 강조하고 싶었습니다. 감정을 지니고, 가족이 있고, 월급을 받는사람들의 정신적, 육체적 노동이 발견과 발명을 이루어내는 것이라고 생각합니다. 실험을 하다가도 여섯시가 되면 어린이집으로 달려가야 하는 부모의 조바심, 가속기나 망원경 사용 스케줄에 인생 스케줄이 맞춰져 있는 대학원생의 갑갑함, 실험보다 회의나 출장에 더 많은 시간을 써야 하는 연구원의 답답함, 모든 발견과 발명의 뒤에는 이런 삶들이 있습니다. 논문이 출판되고, 로켓이 발사되고, 신제품이 출시되자마자 곧 잊혀지는 과학 노동의 장면을, 그리고 과학 노동을 떠받치는 일상적 삶의 풍경을 기록할 수 있기를 기대합니다. 그동안 발견과 발명의 멋진 장면에 가려 주목받지 못한 ‘과학하는 삶’을 다룸으로써 지식과 삶, 기술과 삶이 어떻게 연결되어 있는지 보고 싶습니다.”
Q 예전에 가수 싸이의 노래가 세계 각지에서 인기를 얻을 때에, 미국 항공우주국 연구자들이 출연해서 촬영한 ‘나사 스타일’ 동영상도 인기를 얻은 적이 있지요. 사이언스온에도 소개됐지만 예쁜꼬마선충을 연구하는 한 연구그룹의 연구생활 이야기가 영상에 담겨 많은 사람들이 신선하게 보기도 했고요. 혹시 외국에서는 이런 연구생활과 관련한 연구실 또는 실험실 문화가 어떠한지 알고 계신지요.
A “비슷한 연구를 하는 실험실들은 비슷한 실험장치와 시약과 벤치와 컴퓨터를 쓸 것이고 그래서 다 비슷해 보인다고 생각할 수도 있겠습니다. 하지만 그 공간에 어떤 사람들이 들어가서 사는지에 따라 독특한 실험실 문화들이 생겨날 것입니다. 실험장치를 어떻게 배치하여 누가 어디에 앉는지, 점심은 어떻게 먹는지, 연구비는 어디에서 나오는지, 출퇴근 관리는 어떻게 하는지, 남녀비율과 인종비율이 어떤지에 따라 그 실험실 사람들이 경험하는 일상은 천차만별이겠죠. 또 컴퓨터로 모든 연구를 하는 분야와 산과 바다와 극지를 찾아다녀야 하는 분야의 문화도 다를 테고요. 여러 과학기술학(STS) 연구자들이 실험실이나 연구현장을 찾아가서 그 문화를 관찰하고 의미를 분석하는 작업을 해오고 있습니다. 연구소의 건축구조와 공간배치, 구성원 사이의 위계관계, 실험노하우가 전달되는 방식, 그때 사용하는 언어와 몸동작 등을 관찰하여 과학지식이 어떤 문화 속에서 만들어지는지 또 과학지식이 어떤 문화를 만들어내는지 탐구하고 있습니다. 우리의 ‘과학문화’ 논의도 이런 방향으로 더 넓어지면 좋겠습니다.”
Q 참여도가 낮거나, 또는 이미 우리한테 익숙한 이미지를 담은 상투적인 내용이 많다면 조금 실망스러울 수도 있을 텐데요. 좀더 자발적이고 생생한 현장의 이야기들이 많이 참여할 수 있어야 하지 않을런지요.
A “과학자와 엔지니어의 창의성을 믿어야죠. 공모전 포스터를 만들면서 ‘질소탱크 들어오는 날’, ‘우리 엄마는 생명과학 박사과정’, ‘돌고, 돌고, 돌고: 원심분리기와 내 인생’ 같은 제목을 예시로 들어 놓았는데요, 과학자들이 ‘이런 것도 사진에 담을 거리가 되나’ 또는 ‘이건 우리끼리 술자리에서나 하는 얘기인데’ 하고 생각하기 쉬운 것들이 사실은 과학과 공학에 대한 흥미로운 토론거리가 될 수 있다는 점을 강조하고 싶었습니다. 저희는 이런 간단한 아이디어만 제공할 뿐이고요, 실제 연구 현장에 계신 분들이 더 생생하고 기발하고 뭉클한 사진과 영상을 만들어 주시리라 기대합니다.”
Q 과학하는 삶을 이야기하는 것이 연구자한테, 우리사회에, 어떤 의미가 있을까요?
A “‘과학기술 중심 사회’라는 말도 있던데요, 많은 사람들이 과학기술이 사회적으로 인정받고 신뢰받기를 바라는 것 같습니다. 과학지식에 대한 신뢰는 곧 그 지식을 만들고 말하는 사람에 대한 신뢰이기도 합니다. 우리 사회에서 논란이 되거나 중요한 사안이 있을 때 결국 과학자와 엔지니어의 입을 쳐다보게 되는 경우가 점점 더 많아졌습니다. 과학자가 소신과 자부심을 가지고 자연과 인간을 탐구하고 말할 수 있는 환경이 되어야 그들이 내놓는 지식이 우리의 생명과 안전과 풍요의 바탕이 될 수 있을 겁니다. 또 과학기술이 사사로운 이익만 따르기보다 우리 모두의 더 나은 사회적 삶에 기여할 때 과학기술자의 개인적 삶도 더 존중받을 겁니다. 저희가 ‘과학하는 삶’을 얘기하려는 것은 어떻게 과학자들의 삶과 그들이 만드는 지식을, 엔지니어들의 삶과 그들이 만드는 기술을 동시에 북돋울 수 있을지 함께 고민하자는 제안입니다. 과학자의 삶이 탄탄할 때 그들이 만드는 지식도 사회에서 탄탄하게 자리를 잡게 됩니다. 과학자와 엔지니어가 다른 사람들과 어울려 지지고 볶고 살아가듯 과학과 기술도 사회의 다른 영역들과 얽히고설켜 있을텐데요, 그런 접점을 잘 살피고 두텁게 하려는 노력도 과학기술 정책의 일부가 될 수 있으면 좋겠습니다.”
Q 공모 내용의 링크를 따라 블로그 사이트를 방문해보니 대문 이름이 “과학문화실험실 대전”이군요. 이곳이 어떤 곳인지 잠깐 설명해주시면. 앞으로 활동 계획은?
A “‘과학문화실험실 대전’은 한국과학창의재단의 지원을 받아 카이스트 과학기술정책대학원에서 벌이는 ‘과학기술과 사회’ 사업입니다. ‘과학도시’로 알려져 있는 대전과 대덕연구단지의 과학문화를 새로운 방식으로 얘기하고 싶습니다. 많은 과학문화 사업들이 과학기술의 내용을 어떻게 잘 전달할까 고민한다면, 저희는 과학기술자들이 연구자로서, 시민으로서, 가족의 일원으로서, 직장인으로서, 여자로서, 남자로서 살아가는 얘기를 듣고 나누려고 합니다. 현재 진행하고 있는 연구단지 과학자 인터뷰 시리즈를 더 확장해서 대덕연구단지에서 살면서 과학자들을 관찰할 기회가 많은 시민들의 목소리도 담고 싶습니다. 이번 공모전에 출품된 우수한 작품들을 모아 사진전시회 및 유시시(UCC) 상영회도 계획하고 있고요, ‘과학자’라는 제목으로 미니 다큐멘터리도 만들고 싶습니다. 궁극적으로는 하나의 공동체를 이루는 사람들의 믿음과 열망과 행위와 갈등의 집합체, 즉 하나의 문화로서 과학이 존재하는 방식을 생각해보려 합니다.”
Q 고맙습니다. 공모전의 결과물을 나중에 사이언스온 독자와도 나눌 수 있기를 바랍니다.A "네, "과학하는 삶"을 담은 사진과 동영상을 <사이언스온>을 통해 더 많은 과학자와 엔지니어들이 나누게 되기를 기대합니다."
▶ 공모전 포스터의 일부.
2013.11.22
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치매 정복의 열쇠, PET-MRI 국산화 시대 열린다!
- 순수 국내기술로 PET-MRI 동시 영상 시스템 상용화기술 개발 -- KAIST, 나노종합기술원, 서강대, 서울대병원 융합연구 쾌거 -
수입에만 의존하던 최첨단 의료영상기기 분야에서 국산화에 대한 기대감이 높아지고 있다.
우리 학교 원자력및양자공학과 조규성 교수가 총괄책임을 맡고 있는 3개 대학 공동연구팀은(KAIST, 서강대, 서울대) KAIST 부설기관인 나노종합기술원(원장 이재영)과 함께 순수 국내기술로 PET-MRI 동시영상 시스템을 개발하고 이 시스템을 이용해 자원자 3명의 뇌 영상을 획득하는데 성공했다.
PET-MRI는 인체의 해부학적 영상을 보는 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 세포활동과 대사상태를 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 융합된 최첨단 의료영상기기다. 신체 내 해부학적 정보와 기능적 정보를 동시에 확인할 수 있기 때문에 종양은 물론 치매의 정밀한 조기 진단이 가능하고 신약 개발과 같은 생명과학연구에서도 필수적인 장치다.
기존의 장비는 MRI에서 발생되는 강한 자기장의 영향으로 인해 PET과 MRI 영상을 각각 찍은 후 결합하는 분리형 방식을 주로 사용해 왔다. 이 때문에 촬영시간이 길어지고 환자의 움직임으로 인한 오차가 발생해 두 기기의 영상을 동시에 측정하는 기술이 필요해 자기장내에서 동작되는 PET 개발이 절실했다.
연구팀이 국내 최초로 개발한 일체형 PET-MRI의 핵심 기술은 크게 △자기장 간섭이 없는 PET 검출기 기술 △PET-MRI 융합시스템 기술 △PET-MRI 영상 처리 기술로 나뉜다.
PET 검출기는 전체 시스템 가격의 절반을 차지할 정도로 비싸고 가장 핵심적인 요소다. 조 교수와 나노종합기술원 설우석 박사 연구팀은 강한 자기장 내에서 사용 가능한 실리콘 광증배센서(방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭) 개발에 성공했다. 개발된 센서는 반도체 공정을 최적화해 95% 이상의 높은 양산성과 10%대의 감마선 에너지 분해능을 확보해 글로벌 경쟁력을 갖췄다.
서강대 전자공학과 최용 교수는 신개념 전하신호전송방법과 영상위치판별회로를 적용한 최첨단 PET 시스템을 개발했다. 연구결과는 창의성 및 우수성을 인정받아 지난 6월 의학물리(Medical Physics)지에 표지논문으로 게재됐다.
서울대병원 핵의학과 이재성 교수는 △실리콘 광증배센서 기반 PET 영상재구성 프로그램 △MRI 영상기반 PET 영상 보정기술 △PET-MRI 영상융합 소프트웨어 개발을 맡았다.
이 밖에 KAIST 전기및전자공학과 박현욱 교수는 PET과 MRI가 동시설치 가능한 무선주파차폐(RF Shielding) 기술을 확보하고 이를 기반으로 PET과 연계해 설치 가능한 뇌전용 헤드코일을 개발했다.
이 기술들을 바탕으로 공동연구팀은 뇌전용 PET-MRI 시스템 개발에 성공, 지난 6월 3명의 PET-MRI 융합 뇌 영상을 획득했다. 이는 실리콘 광증배센서 기반의 PET과 MRI를 융합한 기기에서 세계 최초로 획득한 인체영상이라고 연구팀은 전했다.
특히, 이 시스템은 기존 전신용 MRI시스템에 뇌전용 PET 모듈 및 MRI 헤드코일이 탈부착 가능하도록 제작해 낮은 설치비용으로 PET-MRI 동시영상을 획득할 수 있는 게 큰 특징이다.
조규성 교수는 “국산 PET의 상용화 기반을 마련하고 세계적으로도 도입기인 PET-MRI 시스템 기술에서 세계 최고 기업들과 견줄 수 있게 됐다”며 “향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 치매를 비롯한 뇌질환 진단 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
산업통상자원부 산업원천기술개발사업으로 지원(7년간 총 98억원)받아 수행된 이번 연구를 통해 20여편의 특허를 출원하고 20여편의 SCI 논문을 발표했다.
그림1. 개발한 PET-MRI에서 획득한 뇌팬텀(모형) MRI, PET 및 융합 영상
그림2. 개발한 PET-MRI에서 획득한 인체(뇌) MRI, PET 및 융합 영상
그림3. 국산 PET-MRI 임상 영상 촬영 모습
그림4. MRI 내에 삽입된 Head RF 코일과 PET 검출기
그림5. 제작된 삽입형 PET 검출기 모듈
그림6. 제작된 실리콘 광증배센서(좌)와 섬광 크리스탈 블록(우)의 모습
그림7. 제작된 실리콘 광증배센서
그림8. PET 검출원리
2013.11.13
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KAIST 명 강의 전 세계에서 듣는다!
- 코세라(Coursera)와의 협약 통해 온라인 강의 무료로 전 세계 제공해 -
우리 학교는 지난 14일 오후 8시 서울 소공동 조선호텔 1층 비즈니스센터에서 세계 최대 온라인 무료강의 컨소시움인 코세라(Coursera, 대표 콜러(Koller))와 가입 협약식을 가졌다.
이로써 KAIST의 명 강의를 코세라를 통해 전 세계가 공유하게 되고 KAIST도 코세라의 수업 및 강의 콘텐츠를 활용하게 된다.
최근 인터넷상에 강의를 무료로 공개해 수업을 진행하는 코세라, 에덱스(edX) 등 온라인 대중 공개수업(MOOC, Massive Open Online Course)이 확산되고 있다. 세계 최대 MOOC이자 사회적 기업인 코세라는 스탠퍼드대학교, 컬럼비아대학교, 동경대학교, 상하이대학교, 월드뱅크 등 107개 대학 및 공공기관이 참여하고 453개 교과목을 개설했다. 수강생은 전 세계 496만 명에 이른다.
MOOC는 강의동영상 및 강의슬라이드 등을 인터넷을 통해 공유하는 기존의 고등교육 교수 학습자료 공동 활용 서비스(OCW, Open Courseware)와는 차별화된다. 강의동영상 및 학습콘텐츠의 품질을 높이고 최신의 온라인 학습플랫폼을 통해 수강신청, 출석관리, 연습문제 및 숙제, 평가 등의 수업관리와 평가를 인터넷을 통해 자동으로 진행한다.
KAIST와의 협약 식 후 코세라의 콜러 대표는 “수많은 지식인들이 함께 동참해 모두가 교육 받을 수 있는 기회를 주고자 노력하는 것은 아주 의미는 일”이라며 “각 분야 최고 교수들의 강의를 전 세계 많은 사람들에게 제공할 수 있어서 매우 기쁘다”고 소감을 말했다.
강성모 총장은 “KAIST는 올해 60여 과목을 에듀케이션 3.0으로 진행하고 있는데 학생들과 교수들의 호응이 높고 국내외 관심이 높다”며 “코세라를 통해 우수한 강의의 무료 교육을 확대해 나갈 예정”이라고 밝혔다.
한편, KAIST는 교수학습혁신센터(센터장 이태억)를 중심으로 2012년부터 온라인으로 강의를 듣고 수업시간에는 학생과 교수 간 상호작용을 통해 학생참여를 극대화 하는 토론, 팀 학습, 문제풀이 등을 수행하는 에듀케이션 3.0(Education 3.0) 교육과 함께 인터넷을 활용한 글로벌교육을 추진해오고 있다.
2013.10.24
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