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세계 최고 수명을 지닌 불타지 않는 ESS(에너지저장시스템) 수계전지 개발
우리 대학 생명화학공학과 김희탁 교수(나노융합연구소 차세대배터리센터) 연구팀이 아연 전극의 열화 메커니즘을 규명하고 이를 해결함으로써 전 세계에서 보고된 모든 레독스 흐름 전지 가운데 가장 오래가는 수명을 가지는 수계 아연-브롬 레독스 흐름 전지 개발에 성공했다고 5일 밝혔다.
생명화학공학과 이주혁 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `Energy and Environmental Science'에 최근(9월) 게재되는 한편 표지논문으로 선정됐다. (논문명: Dendrite-free Zn electrodeposition triggered by interatomic orbital hybridization of Zn and single vacancy carbon defects for aqueous Zn-based flow batteries)
최근 들어 신재생에너지의 간헐성을 보완하고 전력 피크 수요를 충당하기 위해 신재생에너지 및 심야 전력을 대용량으로 저장, 필요할 경우 저장된 에너지를 설비에 공급함으로써 에너지 이용 효율을 높일 수 있는 에너지저장시스템(Energy storage systems, 이하 ESS) 기술이 각광받고 있다.
현재 대부분의 ESS는 값이 저렴한 `리튬이온전지' 기술을 채택하고 있지만, 리튬이온전지는 태생적으로 발화로 인한 화재 위험성 때문에 대용량의 전력을 저장하는 ESS에는 적합하지 않다는 지적을 받아왔다. 실제 2017년~ 2019년까지 2년간 국내에서 발생한 리튬이온전지로 인한 ESS 화재사고 33건 가운데 가동이 중단된 곳은 전체 중 35%에 달한다. 현재까지 집계된 손해액만도 약 7,000억 원 이상으로 추정되고 있다.
따라서 최근에는 배터리 과열 현상을 원천적으로 차단할 수 있는 수계(물) 전해질을 이용한 *레독스 흐름 전지가 큰 주목을 받고 있다. 특히, 초저가의 브롬화 아연(ZnBr2)을 활물질로 이용하는 아연-브롬 레독스 흐름 전지는 다른 수계 레독스 흐름 전지와 비교할 때 높은 구동 전압과 함께 에너지 밀도를 높일 수 있고, 가격이 싸다는 장점 때문에 70년대부터 ESS용으로 개발돼왔다.
☞ 레독스 흐름 전지(Redox flow battery): 레독스 흐름 전지는 양극 및 음극 전해액 내에 활물질을 녹여서 외부 탱크에 저장한 후 펌프를 이용해 전극에 공급하면 전극 표면에서 전해액 내의 활성 물질의 산화·환원 반응을 이용해 에너지는 저장하는 전지이다.
문제는 아연-브롬 레독스 흐름 전지의 경우 아연 음극이 나타내는 짧은 수명 때문에 상용화가 지연되고 있다는 점이다. 특히 아연 금속이 충·방전 과정 중에 보이는 불균일한 돌기 형태의 *덴드라이트 형성은 전지의 내부 단락을 유발해 수명을 단축하는 주요 원인으로 지적되고 있다.
현재 덴드라이트 형성 메커니즘은 명확히 규명되진 않고 있지만 충전 초기 전극 표면에 형성되는 아연 핵의 불균일성 때문일 것으로 전문가들은 추정하고 있다. 이런 문제 해결을 위해 그동안 균일한 핵의 생성을 유도하는 기술이 경쟁적으로 개발돼왔으나, 여전히 충분한 수명향상 효과를 얻지 못하고 있다.
☞ 덴드라이트(Dendrite): 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정.
김희탁 교수 연구팀은 낮은 표면에너지를 지닌 탄소 전극 계면에서는 아연 핵의 `표면 확산(Surface diffusion)'을 통한 `자가 응집(Self-agglomeration)' 현상이 발생한다는 사실에 주목하고 양자 역학 기반의 컴퓨터 시뮬레이션과 전송 전자 현미경 분석을 통해 자가 응집 현상이 아연 덴드라이트 형성의 주요 원인임을 규명하는 데 성공했다. 연구팀은 이와 함께 특정 탄소결함구조에서는 아연 핵의 표면 확산이 억제되기 때문에 덴드라이트가 발생하지 않은 사실을 발견했다.
탄소 원자 1개가 제거된 단일 빈 구멍 결함(single vacancy defect)은 아연 핵과 전자를 교환하며, 강하게 결합함으로써 표면 확산이 억제되고 균일한 핵생성 또는 성장을 가능하게 한다. 김 교수 연구팀은 고밀도의 결함 구조를 지닌 탄소 전극을 아연-브롬 레독스 흐름 전지에 적용해, 리튬이온전지의 30배에 달하는 높은 충·방전 전류밀도(100 mA/cm2)에서 5,000 사이클 이상의 수명 특성을 구현하는데 성공했다. 연구팀 관계자는 지금까지 다양한 레독스 흐름 전지에 대해 보고된 결과 중 가장 뛰어난 수명성능을 지닌 전지라는 점을 강조했다.
우리 대학 나노융합연구소 차세대배터리센터장 김희탁 교수는 "차세대 수계 전지의 수명 한계를 극복하기 위한 새로운 기술을 제시한 게 이번 연구의 성과”라면서 "기존 리튬이온전지보다 저렴할 뿐만 아니라 에너지 효율 80% 이상에서 5,000 사이클 이상 구동이 가능하다는 점에서 신재생에너지의 확대 및 ESS 시장 활성화에 기여할 것”이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 우리 대학 나노융합연구소와 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.
2020.10.05 조회수 21415 -
SSD보다 더 빠른 차세대 저장장치 만드는 기술 개발
데이터(DB)의 초고속·대용량 처리에 적합한 정보저장장치인 기존의 *NVMe 컨트롤러를 차세대 메모리 개발에 적합하도록 초당 입출력 처리 능력 등 각종 기능적 측면에서 성능을 대폭 향상시킨 차세대 NVMe 컨트롤러 관련 기술이 우리 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 연구진은 이와 함께 이 기술을 국내·외 대학과 연구소에 무상으로 공개함으로써 관련 연구비용을 대폭 절감할 수 있게 했다.
☞ NVMe(Non Volatile Memory express): 비휘발성 메모리 익스프레스. PCI 익스프레스(PCIe) 인터페이스를 기반으로 한 저장장치를 위한 통신 규격(프로토콜)이다. SATA 인터페이스 대비 최대 6배 이상의 속도를 낼 수 있어 초고속, 대용량 데이터 처리에 적합하다.
전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀(컴퓨터 아키텍처 및 메모리 시스템 연구실)이 *SSD의 데이터 병렬 입출력 처리를 순수 하드웨어로 구현한 차세대 NVMe 컨트롤러 'OpenExpress'를 개발하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.
☞ SSD(Solid State Drive): 자기디스크를 이용하는 데이터 저장장치인 하드디스크(HDD)와는 달리 반도체를 이용해 데이터를 저장하는 장치로서 빠른 속도로 데이터의 읽기와 쓰기가 가능하다. 발열과 소음도 적으며, 소형화‧경량화할 수 있는 장점이 있으나, 비싼 가격이 단점으로 꼽힌다.
정 교수의 관련 논문(논문명: OpenExpress: Fully Hardware Automated Open Research Framework for Future Fast NVMe Devices)은 지난달 18일 열린 시스템 분야 최우수 학술대회인 'The USENIX Annual Technical Conference (ATC), 2020'에서 발표됐는데 아시아권 단일저자가 작성한 논문이 USENIX ATC 학술대회에 채택된 것은 해당 학술대회가 시작된 1993년 이후 27년 만에 처음이다.
빠른 입출력 장치에 특화된 NVMe 인터페이스 기술은 하드디스크(HDD)용으로 설계된 기존의 SATA(Serial ATA) 규격이 SSD에서 제대로 성능을 발휘하지 못하자 이를 대체하기 위해 개발됐다. NVMe는 SSD 성능을 최대한 활용할 수 있도록 개발된 초고속 데이터 전송규격으로 자리를 잡았으며 현재 다양한 플래시 기반 저장장치에 적용되고 있다. NVMe는 또 학계와 산업계에서 차세대 메모리를 기반으로 한 시스템 장치 구성을 위해 계속 연구되고 있다.
전 세계 ICT 분야의 주요 기업들은 NVMe를 사용하는 데 필요한 하드웨어 NVMe 컨트롤러 관련 지식 재산권(IP) 확보를 위해 막대한 비용을 투자해 독자적인 개발에 나서고 있다. 하지만 해당 IP는 외부에 공개가 되지 않아 대학이나 연구소 등에서 이를 연구목적으로 사용하기에는 어려움이 많다. 미국 실리콘밸리에 있는 소수의 벤처기업이 자체적으로 개발한 IP를 일부 제공하지만 한 달에 약 4천만 원의 이용료를 내야 한다. 또 IP 수정을 위한 단일 사용 소스 코드를 받기 위해서는 복사본 당 약 1억 원을 지급해야 하는 등 막대한 비용지출이 필요하다.
이러한 문제해결을 위해 정명수 교수 연구팀은 자유롭게 수정이 가능한 하드웨어 NVMe 컨트롤러 지식 재산권(IP)인 `OpenExpress'를 개발하고 이를 무상으로 공개했다. 이 공개용 컨트롤러는 수십 개 이상의 하드웨어 기본 IP들과 여러 핵심 NVMe IP 코어로 구성돼 있다. 정 교수팀은 실제 성능평가를 위해 OpenExpress를 이용한 NVMe 하드웨어 컨트롤러를 프로토타입(시제품)으로 제작하고, OpenExpress에서 제공되는 모든 로직은 높은 주파수에서 동작하도록 설계했다.
'OpenExpress'를 이용해 개발한 FPGA 스토리지 카드 시제품은 최대 7GB/s의 대역폭을 지원한다. 따라서 초고속 차세대 메모리 등의 연구에 적합하며, 다양한 스토리지 서버 작업 부하를 비교 테스트에서도 인텔의 새로운 고성능 저장장치인 옵테인 SSD(Optane SSD)보다 76% 높은 대역폭과 68% 낮은 입출력 지연시간을 보였다. 사용자의 필요에 따라 실리콘 장치 합성을 하게 되면 훨씬 더 높은 성능을 도출할 수 있을 것으로 예상된다.
정 교수팀이 개발한 이 컨트롤러는 비영리를 목적으로 하는 대학 및 연구소들이라면 `OpenExpress' 공개 소스 규약 내에서 자유로운 사용과 함께 수정사용도 가능해서 차세대 메모리를 수용하는 NVMe의 컨트롤러와 소프트웨어 스택에 관한 연구에 적합하다.
정명수 교수는 "이번 연구성과를 공개했기 때문에 기존 SSD 기술을 이끄는 몇몇 세계 최고 기업들만이 갖고 있던 컨트롤러를 대학과 연구소에서도 이젠 무상 사용이 가능하다ˮ면서 "초고속 차세대 메모리 등 저장장치 시스템의 연구를 위한 초석을 다졌다는 점에서 의미가 있다ˮ고 강조했다.
한편 이번 연구는 차세대 메모리 개발 및 공급업체인 '멤레이(MemRay)'의 지원을 받아 진행됐으며 해당 연구에 대한 자세한 내용은 웹사이트(http://camelab.org)에서 확인할 수 있다.
2020.08.04 조회수 18290 -
CT 대학원, 차세대 게임 산업 이끌어갈 연구 인재 양성
우리대학 문화기술대학원이 '게임의 이머징 테크놀로지 연구 인재 양성 프로그램'을 신설하고 2021년 봄학기부터 차세대 게임의 기획·개발·경영과 관련된 첨단 기술을 연구하는 석·박사급 인재 양성에 나선다.
'KAIST CT-Game 프로그램'으로 신설된 이 대학원 과정은 게임 전문 R&D전문 인력 양성을 목표로 매년 10여 명의 석·박사 과정 학생을 선발하고 미래게임기술, 미래게임정보공학, 미래게임문화, 게임기술경영 등의 교과과정을 바탕으로 인재를 육성할 계획이다.
이번 CT-Game 프로그램의 정규 개설은 그동안 산업 분야로만 인식되어왔던 게임을 진지한 학문의 영역으로 편입시켰다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 동시에 우리나라 게임의 사회문화적 위상 변화는 물론 게임 산업 분야의 과학화와 체계화를 위해 한걸음 내딛는 중요한 진전이라고 볼 수 있다.
이를 위해, KAIST 문화기술대학원은 엔씨소프트(대표 김택진, 게임기술 산학협력) 및 대전시립미술관(관장 선승혜, 게임예술 산학연구)과 협업하는 사업단을 구성했다.
또한, 문화체육관광부(장관 박양우) 산하 한국콘텐츠진흥원(원장 김영준)의 문화콘텐츠 R&D 전문인력양성(문화기술 선도 대학원) 사업을 통해 27.5억 원의 정부 예산을 지원받으며, 참여 기관 및 기업의 예산을 더해 3년간 총 31억 원을 투입할 예정이다.
선발된 학생들에게는 등록금과 학업 장려금을 지원하고 현장 수요에 기반한 차세대 게임 콘텐츠 기술 연구를 독려하기 위해 엔씨소프트 및 대전시립미술관과의 공동 연구, 펠로우십, 산학장학생 등의 기회를 제공한다.
2018년 전 세계 게임 시장 규모는 전년 대비 7.1% 증가한 1,783억 6,800만 달러를 기록했다. 한국은 글로벌 게임 시장의 6.3%를 점유하는 주요 국가로 이는 전체 4위에 해당하는 비중이다.
한편, 2019년 국내 게임 시장 규모는 전년 대비 5.1% 성장한 15조200억 원을 기록했으며 올해는 15조3500원에 이를 것으로 예상된다. 한국콘텐츠진흥원이 발표한 '2019년 상반기 콘텐츠 산업 동향 분석 보고서'에 따르면 게임 산업의 수출액은 33억 3,033만 달러로 문화콘텐츠 산업 전체 수출액의 70%가량을 차지하며 중요도를 높여가고 있다.
하지만 국내 게임 산업의 양적인 성장 이면에는 시장의 주요한 소비세대로 떠오르는 Z세대의 특징을 고려하지 않은 채 기존의 RPG 게임을 중심으로만 성장하고 있다는 우려도 제기되고 있다.
Z세대(1990년대 중반에서 2000년대 초반에 걸쳐 태어난 젊은 세대)는 모바일 플랫폼에서 짧은 시간 내에도 여러 차례 게임을 소비하는 등 사회적 유대감을 형성하는 수단으로 게임을 활용하는 특징을 보인다.
현재 시장을 점유하고 있는 게임 콘텐츠는 R&D 인력이 아닌 실무 인력을 중심으로 장기간에 걸쳐 개발된 결과물이다. 그러나 Z세대로 대변되는 주요 소비자들의 사용 패턴은 게임이 단일 콘텐츠에 그치는 것이 아니라 하나의 문화현상으로 발화될 수 있도록 R&D 중심의 새로운 개발 환경을 조성해야 한다는 점을 시사하고 있다.
기술에 기반을 둔 전체 게임 개발 프로세스의 효율성 극대화, 데이터를 바탕으로 하는 분석적 게임설계, 새로운 게임 내러티브의 개발 등을 현실화할 수 있는 혁신적인 접근법을 도입해야 한다는 의미다.
이를 위해, 'KAIST CT-Game 프로그램'은 Z세대의 게임 소비 패턴을 고려한 차세대 게임 콘텐츠 기술 연구를 수행할 계획이다.
모션 자동 생성(이성희 교수), 게임 BGM 자동 생성(남주한 교수) 등 AI 기반 게임 콘텐츠 지능화 기술 개발 및 게임의 예술적 경험에 대한 플레이어 선호 유형 모델 연구(도영임 교수), 플레이어 인지 모델 기반 부정프로그램 사용자 탐지 기술 개발(이병주 교수) 등의 분야에서 교육 과정과 연구 실행을 유기적으로 결합하는 융합 접근을 새롭게 시도한다.
전공 책임을 맡은 이병주 KAIST 문화기술대학원 교수는 "게임은 디지털 기술과 인문학, 사회과학, 디자인, 그리고 예술이 융합된 콘텐츠이기 때문에 단일 전공으로 이루어진 대학원에서는 실제 게임 산업에 투입될 수 있는 수준의 융합적 사고 역량을 가진 R&D 인력을 양성하기 어렵다ˮ라고 강조했다.
이어, 이 교수는 "국내 최초의 문화기술융합분야 연구중심 대학원으로 설립된 후 15년간 쌓아온 노하우를 바탕으로 세계적 수준의 게임 R&D 전문 인력을 배출하고 국내 게임 산업의 경쟁력을 높일 수 있는 기술 개발에 전념할 것ˮ이라고 포부를 밝혔다.
한편, 지난 3일부터 지원자를 모집 중인 'KAIST CT-Game 프로그램'은 오는 14일까지 원서를 접수하며, 자세한 내용은 문화기술대학원 홈페이지(https://game.kaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다.
2020.07.08 조회수 17134 -
전해액 사용량을 4배 줄인 리튬-황 전지 개발
우리 연구진이 리튬-황 전지를 경제적으로 설계하되 성능은 획기적으로 개선한 기술개발에 성공해 차세대 배터리 기술개발에 한 발 더 다가섰다.
우리 대학 생명화학공학과 김희탁 교수팀이 기존 대비 전해액의 함량을 4배 이상 줄인 리튬-황 전지를 개발했다고 25일 밝혔다. 리튬-황 전지는 차세대 배터리 기술 중 연구개발이 가장 활발하게 이뤄지는 기술이다. 리튬-황 전지는 휴대용 전자기기와 전기자동차에 사용되는 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 2~3배 높아서 이를 사용하면 전기동력 기체 무게를 크게 줄일 수 있기 때문이다.
리튬-황 전지는 가벼운 황과 리튬금속을 활물질(화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산하는 물질)로 이용하기 때문에 중금속 기반인 리튬이온전지에 비해 경량화가 가능하다. 특히 지구에 풍부하게 존재하는 황을 활용해 저가의 전지를 구현할 수 있다는 점 때문에 산업계와 학계로부터 그동안 많은 주목을 받아왔다. 다만 리튬-황 전지는 리튬이온전지와 달리 매우 높은 전해액 함량을 갖고 있다. 전지 무게의 40%에 달하는 과량의 전해질 사용은 전지 무게 증가로 인해 그동안 리튬-황 전지의 고에너지밀도 구현에 큰 걸림돌이 돼왔다. 리튬-황 전지는 황이 방전되고 난 후의 산물인 `리튬 폴리 설파이드(Lithium poly sulfide)'가 전해액에 용해된 상태에서 빠른 충 ‧ 방전 특성을 갖는다.
이 전해액 양을 낮추면 리튬 폴리 설파이드의 용해량이 감소해 용량 및 출력이 저하되는 문제가 발생한다. 또 리튬금속 음극이 전해액을 분해해 전해액이 고갈되는 문제는 낮은 전해 액체량에서 더욱 심해져 결국 전지 수명을 떨어뜨린다.
김희탁 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 리튬 나이트레이트 염과 같이 높은 전자공여(다른 화합물에 전자를 주는 성질) 능력이 있는 염을 전해질에 주입하면 폴리 설파이드의 용해도를 증가시킴과 동시에 리튬금속에서 전해질 분해를 억제할 수 있음을 규명했다. 리튬이온과 결합력이 강한 나이트레이트 음이온이 리튬이온의 `용매화 껍질(Solvation Shell)' 역할을 수행함으로써 리튬 폴리 설파이드의 해리도를 증가시켜 결과적으로 용해도가 향상된다는 사실도 증명했다. 아울러 용매화 껍질 구조변화가 전해액 용매 분자와 리튬금속과의 접촉을 낮춰 분해반응을 억제하는 현상도 확인했다.
김희탁 교수팀은 이번 연구를 통해 전해액 성분 중 리튬 염 물질 하나만을 교체하는 간단한 방법으로 에너지 밀도를 높이면서 고가의 전해액 사용량을 4배 이상 줄여 가격을 대폭 절감하는 성과를 거뒀다. 김희탁 교수는 "이번 연구는 황 양극과 리튬금속 음극의 성능을 동시에 높일 수 있는 전해액 설계원리를 제시했다는 점에서 의미가 크다ˮ면서 "차세대 전지 전해액 설계산업 전반에 걸쳐 넓게 응용되기를 기대한다ˮ고 말했다.
KAIST 생명화학공학과 석사졸업생인 추현원 학생(現 MIT 박사과정 재학 중)과 정진관 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 `어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced energy materials)' 6월 2일 字 표지논문으로 실렸다. (논문명: Unraveling the Dual Functionality of High-Donor-Number Anion in Lean-Electrolyte Lithium-Sulfur Batteries)
한편, 이번 연구는 LG화학, KAIST 나노융합연구소, 과학기술정보통신부 기후변화대응과제의 지원을 받아 수행됐다.
2020.06.25 조회수 13467 -
원자간력 현미경(AFM)을 이용한 배터리 전극의 구성 성분 분포 영상화 기법 개발
우리 대학 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 원자간력 현미경(AFM, Atomic Force Microscope)을 이용해 배터리 전극의 구성성분 분포를 파악하는 영상화 기법을 개발하는 데 성공했다.
관련 기술은 차세대 배터리로 주목받는 전고체전지 설계를 용이하게 할 수 있고 다른 전기화학 소재에도 제조 공정을 크게 혁신하는 토대가 될 것으로 기대된다.
김홍준 연구원이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `ACS 어플라이드 에너지 머티리얼스(ACS Applied Energy Materials)'지 4월 27일 字에 게재됐다. (논문명: Visualization of Functional Components in a Lithium Silicon Titanium Phosphate-Natural Graphite Composite Anode)
리튬이온전지는 휴대용 장비와 전기자동차 등 여러 분야에서 강력한 전기 에너지저장장치(ESS)로 사용되고 있다. 그러나 액체나 젤 형태의 전해질을 사용하는 리튬이온전지는 충격이나 압력으로 인한 발화 가능성이 크고 충전소요 시간이 길어지는 취약점을 안고 있다. 따라서 지난 13일 국내 1, 2위 대기업인 삼성그룹과 현대차 그룹 수장들이 첫 단독 회동을 통해 협업을 논의한 사례에서 보듯 고체 전해질을 이용한 전고체전지가 가장 유망한 차세대 배터리로 주목을 받고 있다.
전고체전지는 양극과 음극 사이의 전해질을 액체가 아닌 고체로 대체한 전지다. 전고체전지는 특히 부피를 절반으로 줄이면서 대용량 구현이 가능해 완전 충전 시 최대 주행거리가 800Km에 달하기 때문에 글로벌완성차 업체와 배터리 업체를 중심으로 기술 상용화를 위한 연구개발(R&D) 움직임이 활발하다.
다만 전고체전지가 차세대 배터리로 확고히 자리를 잡기 위해서는 낮은 이온전도도와 전극-전해질 계면의 접합성 문제를 해결해야 한다. 이를 위해 리튬이온전도체가 분산된 복합 전극에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또 전지 구동 성능에 큰 영향을 미치는 복합 전극의 재료적 특성을 이해하기 위해서는 미시적 규모로 혼합된 활물질, 이온전도체, 바인더 그리고 도전재와 같은 구성성분들의 형상과 분포를 파악할 수 있는 기술이 필요하다.
홍승범 교수 연구팀이 개발한 영상화 기법은 이러한 문제점들을 거시·미시적 다중 스케일에서 전기화학 변위 현미경과 횡력 현미경 등 원자간력 현미경의 다양한 기능을 활용해 위치에 따른 검출 신호의 감도 차이로 구성성분들의 영역을 구별해 해결했다. 기존 전극과 복합 전극을 비교해서 결과를 제시했으며, 영역들의 구별뿐만 아니라 단일 영역 내에서 나노 스케일의 이온 반응성 세기 분포와 마찰력 세기 분포의 상관관계 파악을 통해 바인더 구성 비율이 이온 반응성에 미치는 영향을 파악했다.
또 기존 전자 현미경을 이용해 관찰할 경우, 진공 환경이 필수적으로 필요하고, 분석을 위한 시편 제작 시 매우 얇은 막 형태로 제작 및 백금 입자를 코팅해야 하는 등 특별한 사전처리 절차가 필요했다. 반면 홍 교수 연구팀이 이번 연구를 통해 제시한 관찰 방법은 일반적인 환경에서 수행할 수 있고, 특별한 사전처리 절차가 필요하지 않다. 이와 함께 다른 영상화 장비보다 관찰의 준비 과정이 편리하며, 공간 분해 능력과 검출 신호의 세기 분해 능력이 월등하고, 성분 관찰 시에는 3차원 표면 형상 정보가 제공된다는 장점이 있다.
홍승범 교수는 "원자간력 현미경을 이용해 개발된 분석 기법은 복합 소재 내의 각 구성성분이 물질의 최종적인 성질에 기여하는 역할을 정량적으로 이해하는 데 유리하다ˮ 면서 "이 기술은 차세대 전고체전지의 설계 방향을 다중 스케일에서 제시할 뿐만 아니라, 다른 전기화학 소재의 제조 공정에도 혁신의 기틀을 마련할 수 있을 것으로 기대된다ˮ 고 강조했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 거대과학연구개발사업, 웨어러블 플랫폼 소재 기술센터 지원 기초연구사업 및 KAIST 글로벌특이점연구 지원으로 수행됐다.
2020.05.19 조회수 6528 -
미생물의 새로운 C1 가스 흡수 대사회로 규명
생명과학과 조병관 교수 연구팀이 미생물이 C1 가스(이산화탄소, 일산화탄소 등 단일 탄소로 이뤄진 가스)를 활용하는 새로운 대사 회로 메커니즘을 규명했다. 연구팀이 규명한 새 대사회로는 현재까지 알려진 관련 대사회로 중 가장 우수한 효율을 갖고 있어 향후 C1 가스를 고부가가치 생화학물질로 전환하는 산업적 응용에 활용 가능할 것으로 기대된다.
조병관 교수와 UNIST 김동혁 교수 공동 연구팀이 수행하고 KAIST 송요셉 박사가 1 저자로 참여한 이번 연구결과는 국제 학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 3월 13일 자 온라인판에 게재됐다.(논문명 : Functional cooperation of the glycine synthase-reductase and Wood-Ljungdahl pathways for autotrophic growth of Clostridium drakei)
현재까지 자연계에 알려진 C1 가스를 유기물로 전환하는 대사회로는 총 6개이며, 대표적인 예로 식물의 광합성을 들 수 있다. 그중 미생물인 아세토젠 내에서 발견되는 우드-융달 대사회로는 C1 가스의 흡수 대사회로 중 가장 효율적인 회로로 알려져 있다. 특히 아세토젠은 다양한 환경에서 서식할 수 있어 1년에 1천억kg의 아세틸산(아세토젠의 생산물)을 생산하며 지구 탄소 순환에 큰 영향을 끼친다.
그러나 아세토젠 미생물은 대장균과 같은 산업 미생물과 비교했을 때 생장 속도가 10배 이상 느리다. 이는 C1 가스를 유용한 생화학물질로 변환하기 위한 산업적 미생물로 이용되기에 한계점으로 작용한다. 이에 C1 가스 고정을 더욱 효율적으로 할 수 있는 새로운 대사경로 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 아세토젠 미생물 중 하나인 클로스트리디움 드라케이(Clostridium drakei)가 이산화탄소 흡수 시 다른 미생물에 비해 빠른 성장 속도를 나타내는 점에 주목해, C1 가스 전환효율을 높일 실마리를 찾아낼 수 있을 것으로 예측했다. 연구팀은 차세대시퀀싱 기술을 이용한 게놈서열 및 유전자 분석을 통해 디지털 가상 세포를 구축하고 C1 가스의 흡수 대사경로 효율을 예측했다. 이 결과 현재까지 보고되지 않은 새로운 7번째 대사회로의 존재를 발견했다.
우드-융달 대사 회로와 글리신 생합성 대사회로가 결합돼 C1 가스 고정과 동시에 세포 생장에 필요한 에너지를 획득하는 새로운 형태의 대사회로의 존재를 규명했다. 연구팀은 대사 회로를 구성하는 유전자의 발현량, 동위원소를 이용한 대사경로 흐름 추적, 유전자가위 기술 등을 통해 클로스트리디움 드라케이 미생물이 실제로 새로운 대사 회로를 사용해 C1 가스를 흡수하는 것을 증명했다. 더불어 관련 유전자들을 세포 생장 속도가 느린 다른 아세토젠 미생물에 도입한 결과 빠른 속도로 C1 가스를 사용하여 생장함을 확인했다.
조 교수는 “연구팀이 발굴한 신규 C1 가스 고정 대사 회로를 이용해 아세토젠 미생물의 느린 생장 속도로 인한 고부가가치 생화학물질 생합성 한계를 극복할 수 있기를 기대한다”라고 말했다.
이번 연구결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 C1 가스 리파이너리 사업 및 지능형바이오시스템 설계 및 합성 연구단(글로벌프론티어사업)의 지원과 KAIST 초세대 협력연구실 사업(바이오디자인 연구실)의 지원을 받아 수행됐다.
2020.03.26 조회수 7635 -
이의진 교수, 차량 대화형서비스 안전성 향상 기술 개발
〈 이의진 교수, 김아욱 박사과정 〉
우리 대학 산업및시스템공학과 이의진 교수 연구팀이 차량용 인공지능이 능동적으로 운전자에게 대화 서비스를 어느 시점에 제공해야 하는지 자동으로 판단할 수 있는 기술을 개발했다.
연구팀은 차량에서 수집되는 다양한 센서 데이터와 주변 환경 정보를 통합 분석해 언제 운전자에게 말을 걸어야 하는지 자동 판단하는 인공지능 기술을 개발했다.
차량 대화형서비스가 가진 문제를 해결하는 데 중점을 둔 이번 연구는 인공지능의 자동판단 기술을 통해 대화형서비스로 인한 운전자 주의분산 문제를 해결함으로써, 부적절한 시점에 운전자에게 대화를 시도하다가 발생할 수 있는 교통사고 등을 방지하는 기반기술이 될 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 유비쿼터스 컴퓨팅 분야 국제 최우수학회인 ACM 유비콤(UbiComp)에서 9월 13일 발표됐다. 김아욱 박사과정이 1저자로 참여하고 최우혁 박사과정, 삼성리서치 박정미 연구원, 현대자동차 김계윤 연구원과의 공동 연구로 이뤄졌다. (논문명: Interrupting Drivers for Interactions: Predicting Opportune Moments for In-vehicle Proactive Auditory-verbal Tasks)
차량 대화형서비스는 편의와 안전을 동시에 제공해야 한다. 운전 중에 대화형서비스에만 집중하면 전방 주시에 소홀하거나 주변 상황에 주의를 기울이지 못하는 문제가 발생한다. 이는 운전뿐만 아니라 대화형서비스 사용 전반에도 부정적인 영향을 줄 수도 있다.
연구진은 말 걸기 적절한 시점 판단을 위해 ▲현재 운전상황의 안전도 ▲대화 서비스 수행의 성공률 ▲운전 중 대화 수행 중 운전자가 느끼는 주관적 어려움을 통합적으로 고려한 인지 모델을 제시했다.
연구팀의 인지 모델은 개별 척도를 다양하게 조합해 인공지능 에이전트가 제공하는 대화형서비스의 유형에 따른 개입 시점의 판단 기준을 설정할 수 있다.
일기예보 같은 단순 정보만을 전달하는 경우 현재 운전상황의 안전도만 고려해 개입 시점을 판단할 수 있고, ‘그래’, ‘아니’ 같은 간단한 대답을 해야 하는 질문에는 현재 운전상황의 안전도와 대화 서비스 수행의 성공률을 함께 고려한다. 매우 보수적으로 세 가지 척도를 모두 함께 고려해 판단할 수 있다. 이 방식은 에이전트와 운전자가 여러 차례의 상호작용을 통해 의사결정을 할 때 사용한다.
정확도 높은 자동판단 인공지능 기술 개발을 위해서는 실제 도로 운전 중 에이전트와의 상호작용 데이터가 필요하기 때문에 연구팀은 반복적인 시제품 제작 및 테스트를 수행해 실제 차량 주행환경에서 사용 가능한 내비게이션 앱 기반 모의 대화형서비스를 개발했다.
자동판단을 위해 대화형서비스 시스템과 차량을 연동해 운전대 조작, 브레이크 페달 조작 상태 등 차량 내 센서 데이터와 차간거리, 차량흐름 등 주변 환경 정보를 통합 수집했다.
연구팀은 모의 대화형서비스를 사용해 29명의 운전자가 실제 운전 중에 음성 에이전트와 수행한 1천 3백 88회의 상호작용 및 센서 데이터를 구축했고, 이를 활용해 기계학습 훈련 및 테스트를 수행한 결과 적절 시점 검출 정확도가 최대 87%에 달하는 것을 확인했다.
연구팀의 이번 기술 개발로 대화형서비스로 인한 운전자 주의분산 문제를 해결할 수 있을 것으로 전망된다. 이 기술은 대화형서비스를 제공하는 차량 인포테인먼트 시스템에 바로 적용할 수 있다. 운전 부주의 실시간 진단 및 중재에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
이의진 교수는 “앞으로의 차량 서비스는 더욱더 능동적으로 서비스를 제공하는 형태로 거듭나게 될 것이다”라며 “자동차에서 생성되는 기본 센서 데이터만을 활용해 최적 개입 시점을 정확히 찾을 수가 있어 앞으로는 안전한 대화 서비스 제공이 가능할 것이다”라고 밝혔다.
이번 연구는 한국연구재단 차세대정보컴퓨팅기술개발사업과 현대NGV의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 실차 데이터 수집장비 및 실제 실험 모습
그림2. 모의 대화형서비스 개념도
그림3. 차량 대화형서비스의 안전성 증진 기술 개념도
2019.11.12 조회수 10114 -
AI 플래그십 오픈 워크숍 2019 개최
이용훈·김종환·김대식·정송·황성주·김준모 등 KAIST를 대표하는 스타 교수들과 한보형 서울대 교수, 문태섭 성균관대 교수 등 우리나라에서 내로라하는 AI 관련 분야 대표학자 연구팀에서 그동안 개발해 온 연구성과와 기술이 한 자리에서 공개된다.
우리 대학은 15일 오후 1시부터 판교 테크노밸리 글로벌R&D센터 대강당에서 `AI 거대 물결의 파고를 넘을 산학기술 교류'를 주제로 300여 명의 기업인과 인공지능 연구자들이 참여하는 `AI 플래그십 공개 워크숍(Flagship Open Workshop) 2019' 행사를 개최한다고 11일 밝혔다.
KAIST 김종환 교수는“4차산업혁명 시대 핵심산업으로 부상한 AI 산업 발전을 위해 관련 기업들과 최신의 정보 및 기술을 공유하고 기술 이전과 상담창구를 통한 구체적인 사업화 방향을 모색하기 위해 이번 공개 워크숍을 마련했다”고 개최배경을 설명했다.
이번 워크숍은 2016년부터 산·학·연간 교류와 협력 연구를 통해 개발된 20개의 최신 AI 선도기술과 연구성과를 발표하는 ▲워크숍, 그리고 개발자와의 직접적인 교류를 통해 기술지원 상담을 진행하는 ▲포스터 세션 기술 교류 등 실무 프로그램 위주로 나눠 진행된다.
이 행사는 KAIST 기계지능 및 로봇공학 다기관 지원연구단(단장 김종환 교수·KAIST 전기및전자공학과)이 주관하고 대한민국 AI클러스터 포럼·성남산업진흥원·성남-KAIST 차세대 ICT 연구센터·KAIST 창업원 판교센터·판교미래포럼이 후원한다.
이날 워크숍에서는 4차산업혁명의 핵심동력인 AI 기술 현황을 알아보고 산업화 방향에 대한 심도 깊은 논의를 위해 ▲발달학습(Development Learning) 분야에서 김종환·김대식(이상 전기및전자공학부), 황성주(AI 대학원) 교수 연구팀 등 6개 연구진의 관련 기술을 비롯해 ▲신개념 강화학습(Reinforcement Learning) 분야에서 이상완(바이오및뇌공학과), 성영철·장동의(전기및전자공학부) 교수 연구팀 등 5개 연구진의 기술이 발표된다.
또 ▲평생학습(Lifelong Learning) 및 최적화 분야에서 신진우·양은호·김준모(이상 AI 대학원), 정세영·이용훈(이상 전기및전자공학부) 교수 등 5개 연구팀과 ▲차세대 신경망 기술 분야의 문재균·명현·박경수·유창동 교수팀 등 4개 연구팀 등 모두 4개의 분야에서 총 20개의 AI 플래그십 과제 기술이 공개될 예정이다. 이밖에 AI 기술 이전 설명회 및 포스터 세션 운영을 통해 개발자와 기업인이 직접 만나 교류하는 기술지원 상담 프로그램도 운영될 계획이다.
특히 우수 기술을 소개하는 자리에서는 시각장애인·로봇·산업·안전 VR에 활용이 가능한 세계 최초의 기술인‘3차원 환경정보 획득기술 3D Scene Graph’와 물리적인 키보드가 필요 없는 가상 키보드로 해외 언론에서 큰 주목을 받은 `I-Keyboard' 혁신 기술이 소개된다. 이와 함께, 식재료를 입력하면 AI가 요리 종류와 조리법을 추천해주는 생활 밀착형 최신기술도 함께 소개된다.
김형철 과기정통부 소프트웨어·AI PM은 "4차산업혁명의 핵심적 역할을 담당하는 KAIST와 판교밸리 입주기업 간 상호 긴밀한 협력은 우리나라 AI 산업이 한 단계 더 발전하는 큰 동력이 될 것”이라고 이번 워크숍에 대한 기대감을 보였다.
□ 그림 설명
그림1. AI 플래그십 공개 워크숍(Flagship Open Workshop) 2019 프로그램 소개
2019.11.11 조회수 7096 -
이성주 교수, 스마트폰으로 사물 두드려 인식하는 노커(Knocker) 기술 개발
〈 왼쪽부터 공태식 박사과정, 조현성 석사과정, 이성주 교수 〉
우리 대학 전산학부 이성주 교수 연구팀이 스마트폰을 사물에 두드리는 것만으로 사물을 인식할 수 있는 ‘노커(Knocker)’ 기술을 개발했다.
이번 연구 결과는 기존 방식과 달리 카메라나 외부 장치를 사용하지 않아 어두운 곳에서도 식별에 전혀 지장이 없고, 추가 장비 없이 스마트폰만으로 사물 인식을 할 수 있어 기존 사물 인식 기술의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
공태식 박사과정, 조현성 석사과정, 인하대학교 이보원 교수가 참여한 이번 연구 결과는 9월 13일 유비쿼터스 컴퓨팅 분야 국제 최우수학회 ‘ACM 유비콤(ACM UbiComp)’에서 발표됐다. (논문명 : Knocker: Vibroacoustic-based Object Recognition with Smartphones)
기존의 사물 인식 기법은 일반적으로 두 종류로 나뉜다. 첫째는 촬영된 사진을 이용하는 방법으로 카메라를 이용해 사진을 찍어야 한다는 번거로움과 어두운 환경에서는 사용하지 못한다는 단점이 있다. 둘째는 RFID 등의 전자 태그를 부착해 전자신호로 구분하는 방법으로 태그의 가격 부담과 인식하고자 하는 모든 사물에 태그를 부착해야 한다는 비현실성 때문에 상용화에 어려움을 겪었다.
연구팀이 개발한 노커 기술은 카메라와 별도의 기기를 쓰지 않아도 사물을 인식할 수 있다. 노커 기술은 물체에 ‘노크’를 해서 생긴 반응을 스마트폰의 마이크, 가속도계, 자이로스코프로 감지하고, 이 데이터를 기계학습 기술을 통해 분석해 사물을 인식한다.
연구팀은 책, 노트북, 물병, 자전거 등 일상생활에서 흔히 접할 수 있는 23종의 사물로 실험한 결과 혼잡한 도로, 식당 등 잡음이 많은 공간에서는 83%의 사물 인식 정확도를 보였고, 가정 등 실내 공간에서의 사물 인식 정확도는 98%에 달하는 것을 확인했다.
연구팀의 노커 기술은 스마트폰 사용의 새로운 패러다임을 제시했다. 예를 들어 빈 물통을 스마트폰으로 노크하면 자동으로 물을 주문할 수 있고, IoT 기기를 활용하여 취침 전 침대를 노크하면 불을 끄고 알람을 자동 설정하는 등 총 15개의 구체적인 활용 방안을 선보였다.
이성주 교수는 “특별한 센서나 하드웨어 개발 없이 기존 스마트폰의 센서 조합과 기계학습을 활용해 개발한 소프트웨어 기술로, 스마트폰 사용자라면 보편적으로 사용할 수 있어 의미가 있다”라며 “사용자가 자주 이용하는 사물과의 상호 작용을 보다 쉽고 편하게 만들어 주는 기술이다”라고 말했다.
이 연구는 한국연구재단 차세대정보컴퓨팅기술개발사업과 정보통신기획평가원 정보통신․방송 기술개발사업 및 표준화 사업의 지원을 통해 수행됐다.
연구에 대한 설명과 시연은 링크에서 확인할 수 있고, ( https://www.youtube.com/watch?v=SyQn1vr_HeQ&feature=youtu.be ) 자세한 정보는 프로젝트 웹사이트에서 볼 수 있다. ( https://nmsl.kaist.ac.kr/projects/knocker/ )
□ 그림 설명
그림1. 물병에 노크 했을 때의 '노커' 기술 예시
그림2. 23개 사물에 대해 스마트폰 센서로 추출한 노크 고유 반응 시각화
2019.10.01 조회수 5935 -
KAIST-DTU 차세대 P4G 경연대회 개최
‘도료 기업이 가치사슬 전반에 적용할 수 있는 순환 경제적 신사업 모델을 제시하라’
‘에너지 서비스 기업이 청정에너지 솔루션 기업으로 도약할 수 있는 혁신적 비즈니스 모델을 제시하라’
‘창호 설비 기업이 환기 및 공기 정화 등의 순환적 기능을 추가한 미래형 유리 창호 시스템을 서비스할 수 있는 방법을 제시하라’
인류의 보편적 가치인 ‘지속 가능 개발 목표’에 대한 기업들의 고민을 대학생들의 혁신적 아이디어를 통해 풀어가는 경연 대회가 지난 5월 20일부터 22일까지 KAIST 서울 경영대 캠퍼스에서 열렸다.
‘KAIST-덴마크공대(이하, DTU) 차세대 P4G* 경연 대회’는 한국-덴마크 수교 60주년과 녹색성장 동맹 체결 8주년을 기념하는 행사의 일환으로 개최됐으며, 양국 젊은 학자들의 학술 교류와 학생들의 지속적인 협력을 위해 마련됐다. * P4G: Partnership for Green Growth and Global Goals, 녹색성장과 지속발전 파트너십)
이번 대회는 팀을 이룬 참가자들이 대회 기간 내내 숙식을 함께하며 문제를 해결하는 이노베이션 스프린트로 진행됐다. 대회 1일 차에 도전 과제를 풀어나갈 아이디어를 구상하고 2일 차에 확정한 아이디어를 발전시켜 대회 마지막 날 완성된 프레젠테이션으로 발표하는 방식이다.
우리 대학 학생 29명과 DTU 학생 5명을 포함한 10명의 덴마크 학생 등 총 39명이 6개의 팀에 고루 섞여 배치되었으며, 이들 6개 팀은 덴마크의 창호 설비 기업 벨룩스(VELUX)와 도료 기업 헴펠(HEMPEL), 한국의 SK그룹이 각각 출제한 기업 혁신에 관한 도전 과제를 한 가지씩 배분받아 2박 3일간 해법을 찾아 나섰다.
참가자들은 팀 구성원의 전공 분야 지식과 연구 경험을 토대로 다양한 관점의 전략을 구상하고 이와 더불어 새로운 기술적·재정적·조직적·사회적 기회들을 ‘지속 가능한 개발 목표’와 연계한 개념으로 정립해 구체적 방안을 제시하는 것에 주안점을 뒀다.
대회 마지막 날인 22일 오전에 치러진 1차 발표 평가를 통해 결승에 진출한 총 3개 팀은 이날 오후 심사위원과 평가 패널, 신성철 총장과 프레데릭 크리스티안 덴마크 왕세자가 참석한 가운데 최종 경연을 진행했다.
벨룩스가 제시한 ‘미래형 유리 창호 시스템’에 관한 과제를 수행한 팀은 태양의 전자기파가 미세먼지 입자를 밀어내는 원리를 이용한 미세먼지 차단 창호 아이디어를 제안해 패널들로부터 복잡한 문제를 간결하게 풀어냈다는 점을 높게 평가받았다.
헴펠의 ‘도료 기업의 순환 경제적 신사업 모델 제시’를 연구한 팀은 ‘박스형 와인’에서 영감을 얻은 알루미늄 소재의 용기 개발을 제안했다. 포장재 및 도료 폐기물로 인한 환경적·경제적 손실을 최소화하는 방식으로 패널들로부터 당장 상업화가 가능할 정도로 최적화된 아이디어라는 평가를 받았다.
마지막으로 SK 그룹의 ‘글로벌 청정에너지 솔루션 기업으로의 도약’에 관한 해법을 제시한 팀은 블록체인, AI 등 SK 그룹의 ICT 전문성과 인도네시아 소외 지역 내 주민 참여를 융합한 마이크로그리드 모델을 구상해, 지역 순환 경제에 알맞은 완성도 높은 사업 모델을 제시했다는 측면에서 패널들의 호응을 끌어냈다.
마리안느 톨레센(Marianne Thellersen) DTU 부총장, 김상협 KAIST 녹색성장 대학원 교수, 에스케 보 로젠버그(Eske Bo Rosenberg) 주한 덴마크 이노베이션 센터 참사관 등 3인의 심사위원은 각 팀이 제시한 솔루션의 현실성과 완결성, 발표 기술 등의 심사 기준을 반영해 헴펠의 신사업 모델을 제시한 참가팀을 최종 우승으로 선정했다.
우승을 차지한 CIRCOS팀은 니콜라이 토르발(Nicolai Thorball) DTU 학생을 포함한 덴마크 학생 2명과 이동은 학생을 포함한 4명의 우리 대학 학생으로 구성되어 있다.
CIRCOS팀의 이동은 학생(생명과학과 학사과정)은 “다양한 전공을 가진 학생들이 제시한 많은 아이디어를 하나로 모으는 과정이 흥미롭고도 어려웠다”며, “이번 경연을 통해 녹색성장과 관련된 새로운 분야를 접하게 된 점에 큰 보람을 느낀다”고 우승 소감을 밝혔다.
주한덴마크대사관 이노베이션센터 서울에서 공동 주최한 이번 행사에는 지난 20일부터 방한 중인 프레데릭 덴마크 왕세자가 입상 팀을 직접 시상했으며, 우승팀에게는 100만 원의 상금과 덴마크 현지 기업 탐방 등의 특전이 주어졌다. 공동 2위를 차지한 팀에겐 각각 50만 원의 상금이 수여됐다.
신성철 총장은 환영사를 통해 “기후 변화와 지속 가능성 발전에 관한 이슈에 대응하기 위해서는 각 전문 분야의 경계를 넘어서는 협력이 가장 중요하다”고 강조했다. 이어 신 총장은“ 이번 경연 대회는 다양한 전공을 가진 팀원이 함께 문제를 해결해 나가는 모범적인 사례로 공동의 노력으로 융합된 아이디어를 개발할 때, 우리는 더욱 혁신적인 길로 나아갈 수 있을 것”이라고 강조했다.
2019.05.22 조회수 6735 -
우주과학과 핵심기술을 품은 소형위성 워크숍 개최
우리 대학 인공위성연구소(소장 권세진)는 작년 12월 미국 반덴버그공군기지 발사장에서 성공적으로 발사된 ‘차세대소형위성 1호(이하 차세대 1호)’의 지난 4개월여 간에 걸친 성능 검증 및 초기 운영 결과를 기반으로 소형위성 워크숍을 갖는다고 24일 밝혔다.
한국형 우주과학연구용 위성인 차세대 1호는 KAIST 인공위성연구소가 주관하고, 한국천문연구원 등 국내 산·학·연구기관이 참여해 개발한 소형화·모듈화·표준화된 100Kg급 위성이다.
작년 12월 4일 미국 반덴버그공군기지에서 민간우주탐사기업 ‘스페이스X’의 ‘팰컨(Falcon)9’을 통해 발사됐다. 이후 약 4개월여 간의 성능 검증을 마치고 이달 중순부터 본격적으로 2년간의 임무 수행에 들어갔다.
KAIST 인공위성연구소 채장수 사업단장은 “발사 후 4개월간의 초기운영을 통해 위성 상태와 자세 제어 및 기동 성능, 태양전지판 전개와 전력생성 및 분배, 태양폭풍 방사선 및 플라즈마 측정, 7개 우주 핵심기술에 대한 전반의 기능을 점검한 결과 정상적으로 운영되고 있음을 확인했다”고 말했다.
채 단장은 이어 “차세대 1호는 기술시험을 위해 국내 위성 최초로 관성항법장치를 싣고 있는 만큼 향후 달 및 행성 탐사 등에 중요한 기술적인 자료를 확보하게 될 것”이라고 기대감을 내비쳤다.
30일 오후 1시 30분부터 KAIST 대전 본원 인공위성연구소 1층 대회의실에서 개최되는 소형위성 워크숍에는 우주 분야에 종사하는 60여 명의 국내산학연 전문가와 과기정통부 관계자가 참석해 차세대 1호를 통해 얻은 각종 연구 성과를 공유할 방침이다.
이날 워크숍에서 KAIST 민경욱 교수(물리학과)는 우주 플라즈마 측정결과를, 한국천문연구원 정웅섭 박사는 태양폭풍의 측정결과를 각각 발표한다.
이밖에 3차원 적층형 메모리, S-대역 디지털 송수신기(이상 KAIST), 표준형 탑재 컴퓨터와 고속 자료처리장치(AP우주), 반작용 휠(져스텍), 고속⋅고정밀 별 추적기(세트렉아이), 광학형 자이로(파이버프로) 등 국내 산학연이 독자 개발한 핵심 우주 부품의 성능검증 결과발표와 함께 관련 제품의 전시도 함께 이뤄질 예정이다.
특히 이들 부품 가운데 3차원 적층형 메모리와 S-대역 디지털 송수신기는 차세대 1호와 2호 위성에, 반작용 휠과 광학 형 자이로는 차세대 2호에, 그리고 표준형 탑재 컴퓨터는 차세대 중형위성에 각각 적용을 위해 현재 국산화가 진행되고 있는 것으로 알려졌다.
권세진 KAIST 인공위성연구소장은 “차세대 1호를 통해 검증된 핵심기술은 앞으로 우리나라 우주기술 산업화는 물론 2016년 기준 약 380조 원에서 2045년 3,000조 원까지 확대가 예상되는 세계 우주 시장에서 우리나라에 많은 경제적인 이익을 가져다줄 것”이라고 강조했다.
2019.04.24 조회수 4933 -
차상길 교수, NDSS BAR 학회 최우수논문상 수상
〈 차상길 교수 〉
우리 대학 전산학부 차상길 교수가 지난 2월 24일 미국 샌디에이고에서 열린 바이너리 분석 분야 최고 학회 ‘NDSS BAR(네트워크 및 분산 시스템 보안 학회-바이너리 분석 연구 워크숍)’에서 최우수 논문상(Best Paper Award)을 받았다.
정보보호 관련 세계 최고 학회 중 하나인 NDSS(Network and Disstributed System Security Symposium)는 2018년부터 바이너리 분석 분야의 전문 워크숍은 BAR(Binary Analysis Research)를 개설했다. 차 교수는 그동안 연구 개발해온 ‘차세대 바이너리 분석플랫폼(B2R2)’의 뛰어난 설계구조와 성능을 인정받아 수상했다.
B2R2는 2016년부터 과학기술정보통신부 연구과제를 통해 개발된 결과시스템으로 ▲소프트웨어 보안취약점 분석 ▲악성코드 분석 ▲난독화 해제 ▲보안 패치 ▲익스플로잇 자동 생성 등 다양한 컴퓨터 보안 분야에 활용할 수 있는 핵심 원천 기술이다.
특히 이번 논문에서 차 교수팀은 ‘병렬 리프팅’이라는 독자적인 기술을 선보였다. 이를 통해 기존의 바이너리 분석플랫폼보다 B2R2가 10배 이상 빠르고 안정적인 성능을 확보했음을 확인했다.
바이너리 분석 분야는 핵심기술 확보를 위해 많은 시간과 노력이 필요한 분야로 손꼽힌다. 해당 기술을 보유한 그룹은 미국의 카네기멜런대학교와 UC 산타바바라, 프랑스의 원자력 및 대체에너지 위원회(CEA) 등이 있으며, 산업체 중에서는 러시아의 헥스레이(Hex-Rays)와 미국의 벡터35(Vector35) 정도만이 기술을 확보하고 있다.
이번 연구는 그동안 국외에서만 개발되던 바이너리 분석 분야의 기반기술이 국내에서 확보됐음을 증명했을 뿐 아니라, 세계적인 바이너리 분석 커뮤니티에서 KAIST 연구팀이 해당 분야의 새로운 한 축을 세웠다는 의미가 있다. 현재 B2R2의 소스코드는 깃허브(GitHub)에 공개돼 있다.
차상길 교수는 “해외에서 연구개발 중인 디컴파일러(Decompiler) 수준의 연구를 하기 위해서는 갈 길이 멀기 때문에 첫걸음을 뗐다고 생각한다”라며 “이를 위해 B2R2기반의 새로운 디컴파일러 관련 프로젝트를 준비 중이다”라고 말했다.
2019.03.05 조회수 5599