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유회준 교수, 인공지능 얼굴인식 시스템 K-EYE 개발
우리 대학 전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀이 딥러닝 알고리즘을 세계 최소 전력으로 구현하는 인공지능 반도체 칩 CNNP를 개발했다. 그리고 이를 내장한 얼굴인식 시스템 K-Eye 시리즈를 개발했다.
연구팀이 개발한 K-Eye 시리즈는 웨어러블 디바이스와 동글 타입 2가지로 구성된다. 웨어러블 타입인 K-Eye는 블루투스로 스마트폰과 연동 가능하다.
봉경렬 박사과정이 주도하고 ㈜유엑스팩토리(대표 박준영)과 공동으로 개발한 이번 연구는 지난 2월 미국에서 열린 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 세계 최저전력 CNN칩으로 발표돼 주목을 받았다.
최근 글로벌 IT 기업들이 알파고를 비롯한 인공지능 관련 기술들을 경쟁적으로 발표하고 있다. 그러나 대부분은 소프트웨어 기술이라 속도가 느리고 모바일 환경에서는 구현이 어렵다는 한계가 있다.
따라서 이를 고속 및 저전력으로 구동하기 위해 인공지능 반도체 칩 개발이 필수적이다.
연구팀의 K-Eye 시리즈는 1mW 내외의 적은 전력만으로도 항상 얼굴 인식을 수행하는 상태를 유지하면서 사람의 얼굴을 먼저 알아보고 반응할 수 있다는 특징을 갖는다.
K-Eye의 핵심 기술인 얼웨이즈 온(Always-On) 이미지 센서와 CNNP라는 얼굴 인식 처리 칩이 있었기 때문에 위와 같은 세계 최저전력 기술이 가능했다.
첫 번째 칩인 얼웨이즈 온(Always-On) 이미지 센서는 얼굴이 있는지 없는지 스스로 판단할 수 있어 얼굴 인식이 될 때에만 작동하게 해 대기 전력을 대폭 낮출 수 있다.
얼굴 검출 이미지 센서는 아날로그 프로세싱으로 디지털 프로세싱을 제어해 센서 자체의 출력 소모를 줄였다. 픽셀과 결합된 아날로그 프로세서는 배경 부분과 얼굴 부분을 구분하는 역할을 하고 디지털 프로세서는 선택된 일부 영역에서만 얼굴 검출을 수행하면 돼 효율적인 작업이 가능하다.
두 번째 칩인 CNNP는 딥러닝을 회로, 구조, 알고리즘 전반에 도입하고 재해석을 진행해 최저 수준의 전력을 구현하는 역할을 했다.
특히 CNNP칩은 3가지의 핵심 기술을 사용했는데 ▲알파고 인공지능 알고리즘에서 사용하는 2차원 계산을 1차원 계산으로 바꿔 고속 저전력화 ▲분산형으로 배치된 칩 내 메모리가 가로방향 뿐 아니라 세로방향도 읽어낼 수 있는 특수 저전력 분산 메모리로의 설계 ▲1024개의 곱셈기와 덧셈기가 동시에 구동돼 막강한 계산력을 가지면서 외부 통신망을 거치지 않고 직접 계산 결과를 주고받을 수 있게 한 점이다.
CNNP는 97%의 인식률을 가지면서도 알파고에 사용된 GPU에 비해 5천분의 1정도의 낮은 전력인 0.6mW만을 소모한다.
K-Eye를 목에 건 사용자는 앞에서 다가오는 상대방의 얼굴이 화면에 떠오르면 미리 저장된 정보와 실시간으로 찍힌 사진을 비교해 상대방의 이름 등 정보를 자연스럽게 확인할 수 있다.
동글 타입인 K-EyeQ는 스마트폰에 장착해 이용할 수 있는데 사용자를 알아보고 반응하는 기능을 한다. 미리 기억시킨 사용자의 얼굴이 화면을 향하기만 하면 스마트폰 화면이 저절로 켜지면서 그와 관련된 정보를 제공한다.
또한 입력된 얼굴이 사진인지 실제 사람인지도 구분할 수 있어 사용자의 얼굴 대신 사진을 보여주면 스마트폰은 반응하지 않는다.
유 교수는 “인공지능 반도체 프로세서가 4차 산업혁명시대를 주도할 것으로 기대된다”며 “이번 인공지능 칩과 인식기의 개발로 인해 세계시장에서 한국이 인공지능 산업의 주도권을 갖길 기대한다”고 말했다.
□ 사진 설명.
사진1. K-EYE 사진
사진2. K-EYEQ 사진
사진3. CNNP 칩 사진
2017.06.14
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성형진 교수, 미세유체칩 내 액적 위치 제어 기술 개발
우리 대학 기계공학과 성형진 교수 연구팀(유동제어연구실)이 열모세관 현상을 이용해 미세유체칩 내 액적의 위치를 정교하게 제어하는 기술을 개발했다.
박진수 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 미세유체기술 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 국제학술지인 랩온어칩(Lab on a Chip)지 2017년 6호의 표지논문으로 선정됐다.
(논문명: Acoustothermal tweezer for droplet sorting in a disposable microfluidic chip)
극소량의 유체 샘플을 이용해 동전만한 크기의 미세유체칩 내에서 복잡한 실험을 수행하기 위해서는 정교한 미세유체 기술이 필요하다.
특히 서로 섞이지 않는 두 유체로 구성된 액적을 기반으로 하는 미세유체역학 분야에서 액적의 위치를 정교하게 제어할 수 있는 기술이 필수적이다.
하지만 기존의 액적위치 제어기술은 한 쪽 방향으로만 제어할 수 있거나 마이크로 크기 수준에서는 정교하게 제어하지 못했다.
연구팀은 독자적으로 개발한 음향열적가열법을 통해 마이크로 수준의 동적 온도구배를 형성했고 이를 통해 미세유체칩 내에서 액적의 위치를 마이크로 크기 수준에서 정교하게 제어했다.
궁극적으로는 원하는 배출 유로로 액적을 분리할 수 있음을 증명했다.
성형진 교수 연구팀은 그동안 광력과 음향력 기반의 미세유체역학, 난류, 고체-유체 상호작용 연구 분야에서 탁월한 연구 성과를 내 SCI급 국제 학술지에 300여 편의 논문을 게재한 바 있다.
이번 연구는 한국연구재단의 창의연구지원사업, 글로벌박사펠로우십과 KAIST-KUSTAR의 지원으로 수행됐다.
박진수 박사과정은 “본 연구에서 개발된 기술은 액적의 양쪽에서 서로 반대방향으로 작용해 균형을 이루는 열모세관 힘을 이용해 액적의 위치를 마이크로스케일에서 정교하게 제어할 수 있다”고 말했다.
성 교수는 “본 연구에서 개발된 기술이 액적 기반 미세유체칩 내 생화학반응, 제약, 물질 합성 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 랩온어칩 표지
2017.03.20
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윤성준 박사과정, 램리서치코리아 논문공모전 대상 수상
〈 윤성준 박사과정(우)과 서인학 램리서치 코리아 대표이사(좌) 〉
우리 대학 전기및전자공학과 윤성준 박사과정(지도교수 조병진)이 제6회 ‘램리서치 코리아(Lam Research Korea) 대학(원)생 논문공모전’에서 대상을 수상했다.
지난 12월 16일 컨벤션 벨라지움 센터에서 열린 본 시상식에서는 대상 1팀 외에 최우수상 및 우수상 등 총 4팀이 수상했다.
윤성준 박사과정은 이번 공모전에서 7 나노미터 이하급 반도체 노드에서 적용 가능한 다공성 절연물질의 표면 실링 기법 (Pore Sealing of Porous Ultra-Low-k Dielectrics by iCVD Process) 이라는 주제의 연구를 통해 수상했다.
윤 박사과정의 연구는 그동안 반도체 칩의 신호지연을 개선시키기 위한 다공성 초절연물질의 도입을 지연시킨 주된 이유인 공정상의 어려움을 해결할 수 있다는 점을 인정받았다.
향후 반도체 공정에서 다공성 초절연물질의 사용은 필수적이기에 이 연구가 반도체 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 평가됐다.
윤성준 씨는 “그 동안의 연구가 반도체 산업계에서 가치를 인정받아 매우 기쁘다”며 “앞으로도 꾸준한 연구를 통해 반도체 기술 발전에 기여하겠다” 고 말했다.
2011 년에 시작된 램리서치 코리아 대학(원)생 논문 공모전은 반도체 산업의 육성과 우수인재 발굴을 위해 시작됐다.
공모전을 통해 대학생들의 참신한 아이디어 발굴, 창의적인 시야와 생각을 독려하기 위해 장학금을 수여한다.
램리서치 코리아는 1980년에 설립돼 전 세계 반도체 장비 업계를 선도는 글로벌 반도체 장비 업체로 식각, 세정, 증착 장비를 주력으로 개발 및 판매하고 있다. 작년 매출액 기준 글로벌 반도체 장비 2위를 달성했다.
2017.01.02
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전상용, 임성갑 교수, 신경세포의 안정적 배양 가능한 플랫폼 개발
우리 대학 생명과학과 전상용 교수와 생명화학공학과 임성갑 교수 공동 연구팀이 신경세포를 장기적, 안정적으로 배양할 수 있는 아세틸콜린 유사 고분자 박막 소재를 개발했다.
특히 이 연구는 KAIST의 ‘학부생 연구 참여 프로그램(URP : Undergraduate research program)’을 통해 유승윤 학부생이 참여해 더욱 큰 의미를 갖는다.
유승윤 학부생을 포함해 백지응 박사과정, 최민석 박사가 공동 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 나노분야 학술지 ‘에이시에스 나노(ACS Nano)’ 10월 28일자 온라인 판에 게재됐다.
신경세포는 알츠하이머, 파킨슨병, 헌팅턴병 등의 신경퇴행성 질환 및 신경 기반 바이오센서 등 전반적인 신경관련 응용연구에 꼭 필요한 요소이다.
대부분의 신경 질환이 노인성, 퇴행성이기 때문에 신경세포가 오래됐을 때 어떤 현상이 발생하는지 관찰할 수 있어야 한다. 하지만 신경세포는 장기 배양이 어려워 퇴행 상태가 되기 전에 세포가 죽게 돼 관찰이 어려웠다.
기존에는 특정 수용성 고분자(PLL)를 배양접시 위에 코팅하는 방법을 통해 신경세포를 배양했다. 그러나 이 방법은 장기적, 안정적인 세포 배양이 불가능하기 때문에 신경세포를 안정적으로 장기 배양할 수 있는 새로운 플랫폼이 필요하다.
연구팀은 문제 해결을 위해 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD : initiated chemical vapor deposition)’을 이용했다. iCVD는 기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법으로, 기존 세포 배양 기판 위에 손쉽게 얇고 안정적인 박막을 형성시킬 수 있다.
연구팀은 이러한 기체상 공정의 장점을 이용해 신경세포를 장기적으로 배양할 수 있는 기능을 가진 공중합체 고분자 박막을 합성하는 데 성공했다. 새로 합성된 이 고분자 박막은 신경전달물질로 알려진 아세틸콜린과 유사한 물질로 이뤄져 있다.
또한 신경세포가 고분자 박막에서 배양될 수 있는 최적화된 조건을 발견했고, 이 조건에서 생존에 관여하는 여러 신경관련 유전자를 확인했다.
연구팀은 생명과학과 손종우 교수 연구팀의 도움을 통해 새로 배양된 신경세포가 기존의 신경세포보다 전기생리학적 측면 및 신경전달 기능적 측면에서 안정화됨을 확인했다.
연구팀은 “신경세포를 장기적으로 배양할 수 있는 이 기술은 향후 신경세포를 이용한 바이오센서와 신경세포 칩 개발의 핵심 소재로 활용될 것이다”며 “다양한 신경 관련 질병의 원리를 이해할 수 있는 역할을 할 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 한국보건산업진흥원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 본 연구에서 개발된 표면(pGD3) 및 폴리라이신 코팅 위에서 장시간 배양된 신경세포
그림2. 신경전달물질 유사 작용기를 도입한 표면 형성 과정
2016.11.17
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정보보호대학원, 첫 박사 졸업생 배출
우리대학 정보보호대학원 박사과정에 재학 중인 이일구(38)씨가 19일(금) ‘KAIST 학위수여식’에서 정보보호대학원 1호 박사졸업생으로서 공학박사 학위를 받는다.
서강대 전자공학과와 KAIST 정보통신공학과에서 각각 학 ․ 석사를 받은 이씨는 지난 2012년 KAIST 정보보호대학원 박사과정에 입학한 뒤 4년 만에 ‘무선랜을 위한 간섭 인지 보안통신(Interference-Aware Secure Communications for Wireless LANs)'이라는 논문으로 학위를 받는다.
최근 핫이슈가 되고 있는 사물인터넷 (Internet of Things)및 스마트 기기의 보안과 성능을 향상시키는 통신방법을 박사논문에서 제안한 이씨는 “다가오는 미래에는 사물인터넷 디바이스, 무인자동차, 무인기가 일상생활에 쉽게 사용되어 삶을 풍요롭게 할 것으로 예상되지만 이러한 기술의 상용화를 위해서는 보안이 가장 중요하다”고 연구배경을 설명했다.
그러면서 “통신기기 간 간섭의 영향을 최소화하면서 성능을 유지하고 동시에 에너지 효율과 보안 수준을 높을 수 있는 통신방법을 생각했고, 그 성능과 유효성을 실제 프로토타입으로 구현했다.”라고 말했다.
이 씨는 졸업 후 사물인터넷 및 무선통신 정보보호와 관련된 차세대 와이파이 칩셋 개발에 집중할 계획이다.
한편 2011년 3월 첫 입학생을 받은 KAIST 정보보호대학원은 현재까지 석사 50명, 박사 1명 등 총 51명의 고급 정보보호 전문 인력을 배출했다. 끝.
2016.02.18
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이건재 교수, 반도체학회 IEDM, ISSCC 초청강연
〈이 건 재 교수〉
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수가 휘어지는 낸드플래시 메모리를 개발하여 반도체분야 세계 최고 권위학회인 국제반도체소자학회(IEDM)와 국제고체회로소자회의(ISSCC)에 초청받아 강연을 한다.
올해 12월과 내년 2월 미국에서 개최되는 IEDM과 ISSCC는 반도체소자 및 회로분야의 최고권위 학회이며, 해당 학회에 발표되는 논문 수가 그 국가의 반도체 기술수준을 평가하는 지표가 되기도 한다.
세계 유수의 반도체 회사들이 최첨단 기술을 발표하는 두 학회 모두에 국내 교수가 초청된 것은 이례적인 일이다.
이건재 교수는 2013년도에 휘어지는 컴퓨터의 핵심 부품인 유연한 고집적 회로를 0.18 마이크로미터(µm) CMOS 공정으로 구현해 세계적으로 큰 주목을 받았다.
이번 강연에서는 모바일 기기의 핵심 저장장치인 낸드플래시 메모리를 유연하게 제작하고, 이를 플라스틱 기판에 접속하는 기술을 개발함으로서 세계 최초로 패키징이 완성된 유연한 낸드플래시 메모리에 대해 발표할 예정이다.
낸드플래시 메모리는 스마트폰, 태블릿PC, 노트북 등 모바일 기기의 핵심 저장장치로 차세대 휘어지는 컴퓨터의 핵심 부품이다.
연구팀은 플래시메모리를 실리콘 기판에 형성 후 수백 나노미터 두께(머리카락 굵기의 천분의 일)의 메모리 회로만 남겨두고 기판 아랫부분을 화학적인 방법으로 제거해 유연한 낸드플래시 메모리를 구현했다.
또한 휘어지는 메모리를 상용화하기 위해서는 유연 기판에 전기적으로 연결하는 패키징 기술이 필요한데, 연구팀은 이방성전도필름과 플림칩 패키징 기술을 유연한 낸드플래시 메모리에 적용하는 데 성공했다.
이 교수는 “이번에 개발된 유연한 낸드플래시 메모리는 심하게 휘어진 상태에서도 모든 기능이 안정적으로 동작했으며, 기존 실리콘 기반의 반도체 공정을 활용함으로서 다양한 웨어러블 컴퓨터에 쓰일 수 있을 것이다” 고 말했다.
한편 이번 연구결과는 2015 IEDM 과학저널에 게재될 예정이며, 상용화를 위해 KAIST 교원창업을 진행 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 패키징이 완성된 유연 낸드 플래쉬 메모리의 모식도
2015.11.26
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남윤기 교수, 한국바이오칩학회 신인학술상 수상
우리 학교 바이오및뇌공학과 남윤기 교수 (39)는 지난 달 13일 (사)한국바이오칩학회 주관으로 강원대학교에서 열린 2013년 추계학술대회에서 신인학술상을 수상했다.
남 교수는 신경과학과 바이오칩 융합연구를 통해 신경세포칩(Neuron-on-a-Chip) 기술을 개발한 업적을 인정받았다.
(사)한국바이오칩학회는 바이오칩 분야의 연구업적이 탁월한 만 40세 미만의 젊은 연구자를 2008년부터 매년 1 ~ 2명 선정해 신인학술상을 수여하고 있다.
2013.12.06
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‘지능형 SoC 로봇워’ 본선대회 개최
- 로봇 우승팀에 국기원이 인정하는 ‘태권도 명예단증’ 수여 - 24~27일 일산 KINTEX 제2 전시장에서 개최
태권 로봇대회 우승팀에게 국기원이 인정한 태권도 명예단증이 수여된다.
KAIST는 24~27일 나흘 동안 일산 킨텍스 제2전시장에서 국내 최대 규모의 지능형 로봇 대회인 ‘2013 지능형 SoC 로봇워(Intelligent SoC Robot War)’를 개최한다.
‘지능형 SoC 로봇워’대회는 태권도와 국내 반도체 기술의 우수성을 전 세계에 알리자는 취지에서 시작된 태권로봇 대회로, 유회준 KAIST 전기및전자공학과 교수가 2003년에 시작했다.
올해 대회는 세계 태권도 본부인 국기원이 대회 우승팀에게 명예 태권도 단증을 수여하기로 해 태권도 단증을 받는 최초의 로봇개발팀이 탄생할 예정이다.
대회는 ‘태권로봇’과 ‘휴로경쟁(Huro-Competition)’분야로 나눠 진행된다.
‘태권로봇’은 우리나라 전통 무술인 태권도를 지능형 로봇에 접목해 태권도처럼 1:1 대련을 펼친다. 로봇은 눈 역할을 하는 카메라와 반도체 칩을 내장하고 있어 스스로 사물을 인식하고 동작을 제어하는 두뇌기능을 갖추고 있다. 경기는 로봇의 앞차기 ‧ 옆차기 ‧ 주먹지르기를 이용해 점수를 획득하는 방식으로 진행된다.
‘휴로경쟁’은 지능형 휴머노이드 로봇이 영상으로 물체를 인식해 경기장에 설치된 장애물을 회피하는 미션을 수행하는 경기다. 허들넘기 ‧ 바리게이트 통과 ‧ 다리건너기 등 장애물을 넘어지지 않고 빠르게 통과하면 높은 점수를 받는다.
올해로 12회째를 맞이하고 있는 이번 대회에는 총 107개팀 550명이 참가신청서를 제출했다. 출전자격 테스트와 예선대회를 거쳐 선발된 22개 팀이 이번 본선대회에서 격돌을 벌이게 된다. 분야별 우승팀에는 각각 대통령상과 국무총리상이 수여된다.
대회 운영위원장인 유회준 교수는 “차세대 성장 동력으로 주목받고 있는 로봇을 태권도와 함께 선보여 기술력과 전통을 동시에 알리고자 준비된 대회 ” 라며 “로봇대회에 참가한 대학생들의 경험이 미래 로봇 강국의 밑거름이 될 것”이라고 말했다.
한편, 유 교수는 세계 최고 권위의 학회인 국제고체회로학회(ISSCC)에 매년 새로 개발한 ‘물체인식 칩’을 발표함으로써 관련 분야 연구를 주도 있다.
대회의 자세한 내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 확인 가능하다.
2013.10.24
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초고속 무선 전송할 수 있는 저전력 RF 단일칩 개발
박철순 교수
- 40mW 이하 저전력으로 WiFi(무선랜)보다 50배 빠른 초당 10.7기가비트로 전송
- 케이블 연결 또는 파일 전송 없이 HD영상 화면을 바로 전송, 보안에서도 강점
저전력으로 WiFi(무선랜)보다 50배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있으며, 안테나를 포함하여 소형으로 제작 가능한 송ㆍ수신 일체형 무선칩이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 연구진은 이를 이용하여 스마트폰에 저장된 Full HD급 1080p* 동영상을 압축과정을 거치지 않고 대용량 데이터 상태로 케이블 없이 무선으로 HDTV로 직접 송신하는 데 성공했다.
* 1080p : HDTV에서 1920x1080 크기의 화면을 1초에 60번 보여주는 고화질 영상
개발된 칩은 60GHz*(기가헤르츠) 대역에서 초당 10Gb*(기가비트)의 데이터를 전송할 수 있는 고속 무선 송ㆍ수신 RF칩*으로서 소형이면서도 전력을 적게 소모하도록 설계됐다. 따라서 동 칩을 활용하여 스마트폰이나 노트북 등 휴대기기에 담긴 Full HD급 고화질 동영상을 별도의 전용케이블 없이 HDTV 또는 빔 프로젝터 등으로 크게 볼 수 있을 것으로 전망된다.
* 60GHz 대역 : 1번 진동의 길이가 5mm이며, 1초에 600억 번 진동하는 초고주파 신호. 무선 신호이지만 특성은 광 신호와 유사하며, 별도 허가없이 자유롭게 사용가능한 ISM밴드 대역으로 7GHz의 대역폭(Bandwidth)이 사용가능함
* 10Gb/s : 1초에 100억 비트를 전송하는 속도로서 DVD 고화질 영화(4.7GB)를 3.76초 만에 보낼 수 있는 속도, 반면 WiFi는 3분 8초, 블루투스는 208분이 소요
* RF칩 : 초고주파 신호를 처리하는 회로를 집적화한 소자, 버스카드 등에 내장된 RFID가 대표적임. 개발된 RF칩은 디지털 회로 구현에 사용되는 CMOS 집적 기술로 구현
동 연구는 한국과학기술원(KAIST) 지능형RF연구센터(센터장 박철순)에서 수행되었으며, 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원(’05～)을 받아왔다.
고화질 동영상의 실시간 전송을 위한 방법들이 많이 연구되어 왔지만 기존 WiFi망에서 고화질 동영상을 전송하기 위해서는 전송속도의 한계로 데이터 크기를 줄이는 압축과정이 반드시 필요했다.
그러나 압축 및 압축해제 과정에서 데이터의 부분적 손실이나 왜곡으로 인한 화질 열화현상이 일어날 수 있고 압축 처리시간에 따른 송ㆍ수신 지연으로 완벽한 실시간 전송이 어렵다는 점이 한계였다.
특히 실시간 전송은 차량운행이나 의료현장에서 중요하다. 카메라 센서를 이용한 충돌방지 시스템에서 차선이탈이나 전방사고 상황을 실시간으로 전송하지 못하고 지연이 발생하면 운전자의 제동시간이 그만큼 늦춰질 수 있기 때문이다. 의사들이 화상을 보면서 로봇 팔로 외과 시술을 하는 경우에도 같은 상황이다.
이러한 단점이 있는 압축 및 압축해제 과정을 생략하기 위해서는 적어도 3Gb/s(초당 30억 비트) 이상의 전송속도를 확보하는 것이 관건이었다.
KAIST 지능형RF연구센터가 이번에 개발한 60GHz 송ㆍ수신 칩은 10.7Gb/s 속도로 전송이 가능하며, 이는 기존의 WiFi 속도 200Mb/s(초당 2억비트)의 50배에 이르는 것으로, 압축 없이도 실시간으로 HD영상을 전송할 수 있는 속도에 해당한다.
따라서, 압축 및 압축해제 처리 과정에서 발생할 수 있는 화상 데이터의 부분적 손실 및 왜곡을 해결하고, 송ㆍ수신 지연 없는 완벽한 실시간 전송을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.
나아가 연구팀이 개발한 송ㆍ수신칩은 OOK(On-Off Keying) 변조방식*을 이용하여 소모전력을 낮추었으며, CMOS 방식으로 송신기와 수신기를 하나의 칩에 구현하였다. 전력소모와 기기크기의 최소화를 통해 이동기기에 적용될 수 있도록 설계했다.
* OOK(On-Off Keying) 변조방식 : 반송파의 유무에 의해 디지털 데이터 1과 0을 표시하는 변조방식
저전력으로 동작하는 CMOS를 이용하고, 전류를 여러 회로에 재사용하거나 신호가 1일 때만 주파수원이 작동하도록 하는 방식으로 송신시 31mW, 수신시 36mW 등 전력소모를 대폭 줄였다.
이는 블루투스 동작시와 비슷하나 2.4 GHz 무선랜에 비해서는 10배 가량 적은 수준이다. 특히 실리콘이미지(Silicon Image), 아이비엠(IBM), 소니(Sony) 등이 개발한 무선칩에 비해서는 최소 3배 이상 적은 전력소모로 동작한다는 설명이다.
또한 통상 송신과 수신을 위해 별도 안테나를 사용하는 것과 달리 하나의 안테나를 사용하여 크기를 줄인 것도 특징이다. 가로, 세로, 높이 1㎜ 남짓한 칩에 4～5㎜ 크기의 단일안테나를 사용하여 휴대성이 중요한 모바일기기에 적합하도록 설계한 것이다.
연구팀은 향후 스마트폰 및 카메라ㆍ캠코더로 촬영한 고화질 영상을 저장장치 또는 HDTV 등 디스플레이 장치로 전송하거나, 스마트폰을 사용하여 키오스크(Kiosk), PC 등으로부터 단시간에 대용량의 멀티미디어, 게임 프로그램, 소프트웨어를 주고받는 등의 새로운 서비스 창출이 가능할 것으로 내다보고 있다.
연구팀은 2005년부터 동 분야에 대해 계속 연구해왔으며 국제특허 10건, 국내특허 8건을 출원하고 SCI 논문 22편을 발표하였다.
박 교수는 “3D, 고화질 동영상 전송을 중심으로 확산되는 스마트폰 시장에서 한국의 경쟁력을 높일 있는 핵심기술”이라면서 “기존 HDTV 등의 케이블 연결선을 대체할 수 있어 스마트폰 이외에도 디지털TV, 이동단말기, 카메라 및 캠코더 등 관련시장에서 활용될 수 있고 국제컨벤션산업 등과 연계하여 새로운 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 전망했다.
2013.03.12
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지능형 SoC 로봇워 2012 개최
- 국내 최강 인간형 로봇들의 태권도 결투 -
- 25~28일 일산 킨텍스서 열려 -
우리 학교는 국내 최대 규모의 지능형 로봇 대회인 ‘지능형 SoC 로봇워 2012’를 25일~28일 일산 킨텍스(KINTEX)에서 개최한다.
‘지능형 SoC 로봇워’는 세계 최초로 SoC 기술을 활용한 로봇 대회다. 2002년 KAIST 전기및전자공학과 유회준 교수가 제안해 시작됐으며 올해 11회째로 국내 이공계 대학생들에게는 최고의 로봇대회로 자리매김 하고 있다.
SoC(System on Chip)이란 하나의 칩에 프로세서, 메모리, 주변장치, 로직 등 시스템 구성요소를 통합하는 반도체 기술이다.
참가자는 이를 로봇에 접목해 사람의 눈에 해당되는 카메라와 거리를 측정하는 센서를 이용해 원격조종 없이 사물을 인식하고 스스로 판단할 수 있는 지능형 휴머노이드 로봇을 개발해 출전한다.
이번 대회는 올 4월 참가신청을 시작으로 출전자격 TEST, 예선대회를 거쳐 최종 선발된 22개 대학팀이 본선에서 격돌을 벌인다. 참가팀 중 충남대학교는 4개 팀으로 가장 많은 본선 진출 팀을 배출했으며, KAIST, 금오공과대학, 상명대학교, 한양대학교 등이 참여한다.
대회 종목은 휴로-경쟁 부문과 SoC 태권로봇 부문으로 나뉜다.
휴로-경쟁 부문은 기어가기, 바리게이트 통과, 다리 건너기, 태권도 격파, 골프공 넣기의 미션이 주어지며, 미션을 모두 수행하고 가장 빨리 통과하는 팀이 우승을 차지하게 된다.
태권로봇 부문은 로봇들의 태권도 격투 경기로 토너먼트 방식으로 진행되며, 태권도 동작으로 상대로봇을 공격해 다운시키거나, 주먹지르기, 발차기 등으로 점수를 매겨 우승팀을 가린다.
각 종목 우승팀에게는 대통령상과 국무총리상이 수여된다.
대회의 이벤트로는 KAIST SDIA 연구센터와 충남대학교 로봇동아리 GROW에서 준비한 로봇 태권도 시범과 ‘강남스타일’ 등의 음악에 맞춰 댄스도 함께 선보일 예정이다.
대회 운영위원장인 유회준 교수는 “로봇 기술에 있어, 지능의 핵심은 두뇌 칩 기술”이라며 “곧 다가올 로봇 시대를 대비해 국내 기술을 바탕으로 한 로봇 칩 개발에 힘 써야할 때”라고 말했다.
이번 대회에 관한 자세한 내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 확인 가능하다.
2012.10.25
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나노 바이오칩 질병진단 시대 본격 개막
정기훈 교수
- 1초이내 극미량의 용액 내 DNA 염기 검출 가능해 -
- 반도체 양산공정 활용해 상용화 성큼 -- 글로벌 신약개발 및 각종 질환 조기진단기술로서의 활용 기대 -
혈액 몇 방울로 집에서 암을 포함해 모든 질환을 진단할 수 있다는 연구 성과가 최근 쏟아져 나오고 있다. 첨단기술이 집약된 ‘바이오칩’ 덕분인데 KAIST 연구진이 이 칩을 상용화 할 수 있는 연구에 성공했다.
향후 실시간 초고감도 DNA 분석은 물론, 신약개발용 약물 스크리닝 등 다양한 질환의 조기진단기술에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
우리 학교 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 3차원 나노플라즈모닉스 구조를 이용해 검출가능 한계를 수십배 이상 향상시킨 초고감도 바이오칩 양산기술 개발에 성공했다.
이번 연구 성과는 재료 및 나노분야 세계적 학술지인 ‘어드밴드스 머터리얼스(Advanced Materials)’ 5월호(2일자) 표지논문으로 선정됐다.
나노플라즈모닉스는 금속나노구조표면에 빛을 집광시켜 특정파장의 세기를 크게 향상 시킬 수 있는 나노광학 분야다. 최근 DNA, 단백질, 항체 또는 세포 등을 감지하는 위한 바이오칩 개발에 필수적인 기술로 학계에서 커다란 관심을 받고 있다.
그러나 사람머리카락의 1/1000의 크기를 갖는 금속나노구조를 넓은 면적의 유리기판에 균일하게 제작하기가 어려워 상용화에 커다란 걸림돌이었다.
정기훈 교수 연구팀은 반도체 양산공정을 활용해 이를 해결했다.
연구팀은 유리기판 위에 은나노 필름을 입히고 열을 가해 은나노섬을 만들었다. 이후 반도체에 적용되는 식각공정을 이용해 3차원 금속나노구조를 유리기판에 균일하게 형성하고 나서 은나노 입자를 증착시켰다.
이 구조는 나노플라즈모닉 현상을 유발하는 다수의 나노갭을 갖고 있어 입사되는 빛의 세기를 수십배 향상시킬 수 있다. 또한, 상용화중인 반도체 증착공정을 그대로 사용 가능하기 때문에 즉시 양산기술에 적용할 수 있는 장점을 갖고 있다.
정기훈 교수는 “이 기술은 유리기판위에 표면강화라만분광기술을 접목해 별도의 형광물질 없이 나노몰 수준의 DNA 염기 4종류를 1초 안에 구분했다”며 “각종 질환을 조기에 진단할 수 있는 바이오칩을 일반 반도체공정을 이용해 넓은 면적의 기판 위에 3차원 나노구조를 저렴하고도 정밀하게 제작할 수 있는 양산기술을 확보하게 됐다”고 말했다.
한편, KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(제1저자 오영재 박사과정 학생)이 수행한 이번 연구는 교육과학기술부가 지원하는 한국연구재단의 도약연구자지원사업 등의 일환으로 실시됐다.
그림1. 유리기판에 넓은 면적으로 제작된 나노플라즈모닉 기판의 사진.
그림2. 나노플라즈모닉 기판의 전자현미경 사진(단면도) 및 전자기장 시뮬레이션. 전자현미경 사진은 3차원적인 금속나노구조가 형성된 것을 보여주고 있으며 이를 통해 나노미터 수준의 갭(gap)을 가진 구조를 설계해 국소 전자기장 극대화를 통해 라만분광 신호 증가를 유도하였음. 시뮬레이션은 나노갭에서 강화된 전자기장을 나타냄.
그림3. 초고감도 나노플라즈모닉 기판의 대면적(직경4인치) 나노공정 순서도.
a) 은나노섬을 증착해 식각과정의 마스크로 사용. b) 식각과정을 통한 유리 나노필라어레이(glass nanopillar arrays) 형성. c) 증착을 통한 다수의 나노갭을 가지는 나노플라즈모닉 구조 형성.
그림4. 좌측 : 정기훈 교수, 우측 : 오영재 박사과정(제1저자)
그림5. 논문표지
2012.05.02
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문수복 교수, 한국공학한림원 '젊은공학인상' 수상
우리 학교 전산학과 문수복 교수가 제16회 한국공학한림원 젊은공학인상을 수상했다.
대상은 강창오 포스텍 철강대학원 석좌교수(70), 또 다른 젊은공학인상에는 장준근 나노엔텍 대표(45)가 선정됐다.
문 교수는 소셜미디어의 정량적 분석법을 제시하는 등 전산학 네트워크 분야의 선두주자로 미래 인터넷기술 연구를 이끈 공로를 인정받아 젊은공학인상을 수상했다.
또 강 교수는 37년간 포스코에 재직하면서 혁신적 제철기술인 파이넥스 공법과 차세대 열연강판 제조기술을 개발한 공로로, 장준근 대표는 초소형 고집적 화학공정 칩인 ‘랩온어칩’ 기술을 국내 최초로 상용화한 공로로 상을 받는다.
한국공학한림원은 1997년부터 매년 공학과 관련된 기술, 연구, 교육 및 경영 부문에서 국내 산업 발전에 크게 기여한 공학기술인을 선정해 시상하고 있다. 시상식은 12일 오후 5시 서울 장충동 신라호텔에서 열리며 대상 수상자는 상장과 상금 1억 원, 젊은공학인상 수상자는 상장과 상금 5000만 원을 받는다.
2012.03.12
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