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유회준 교수 연구팀, 세계 최초로 가슴에 붙이는 심장건강상태 모니터링 장치 개발
- 붙이는 파스형태의 심장 건강상태 모니터링 장치, ‘스마트 파스’ 세계 최초개발 -
전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀이 세계 최초로 가슴에 붙이는 심장건강상태 모니터링 장치를 최근 개발했다.
붙이는 파스형태로 제작돼 휴대폰 등의 휴대용 단말기기를 통하여 원격으로 켜고 끌 수 있으며 데이터통신도 가능하다.
고성능 반도체 집적회로(헬스케어 칩)가 파스 안에 장착돼 있고 파스 표면에 25개의 전극이 형성돼 있어 다양한 형태로 전극을 사용할 수 있으며 심장의 수축·이완 능력과 심전도 신호를 동시에 검출해 무선으로 외부에 알려 준다.
이 장치의 핵심은 크게 심혈관 저항 및 심전도 측정 집적회로(헬스케어 칩)와 이 칩을 내부에 장착하고 있으며 표면에 전극을 형성시킨 4층 헝겊형 기판기술이다.
직물 위에 전극 및 회로 기판을 직접 인쇄할 수 있는 P-FCB(Planar Fashionable Circuit Board)기술로 서로 다른 헝겊에 전극, 무선 안테나, 회로기판(이 헝겊의 중앙부에 헬스 케어 칩을 부착)형성한 후 플렉시블 배터리와 함께 적층해 이 장치를 제작했다.
또한 전극 제어부, 심전도·혈관 저항 측정부, 데이터 압축부, SRAM, 무선 송수신 장치 등을 가지고 초저전력으로 동작하는 특수 헬스 케어 집적회로(크기 5mm X 5mm)를 제작해 헝겊형 회로 기판 위에 부착시켰다.
전극이 형성된 헝겊 면에는 접착제가 발라져 있어 일반 파스처럼 가슴에 부착시켜 사용하게 된다. 완성품은 가로 세로 15Cm X 15Cm이며 두께는 가장 두꺼운 중앙 부분이 1mm정도이다.
특히, 헬스 케어 칩은 차동전류주입기와 재구성이 가능한 고감도 검출 회로를 통해 심혈관 임피던스 변화를 16가지 서로 다른 조합으로 0.81% 신호왜곡 이하로 검출 가능하다.
KAIST 얜롱(Yan Long, 전기및전자공학과 박사과정)연구원은 “헝겊 위에 직접 전극 배열을 인쇄하고 건강관리 칩과 플렉시블 배터리를 부착함으로서 편의성과 착용감을 확보해 간편하게 심전도와 심혈관 임피던스 변화를 동시에 측정할 수 있다.”라고 말했다.
자신의 건강상태를 실시간으로 간편하게 자가진단을 할 수 있어 지속적인 관리가 필요한 만성 심부전 환자 등을 포함한 심혈관 질병이 있는 사람들에게 안성맞춤이다.
만성 심혈관 관련 환자를 위한 건강관리 기술은 2000년 이후 전 세계적으로 꾸준한 관심을 받고 있으나, 대부분 심장의 전기적 특성 즉 심전도 신호만을 검출하는데 그쳤다. 현재까지 개발된 측정기는 크고 이물감이 있으며, 유선으로 연결되는 등 외부와의 저전력 통신이 어려워 일상생활에서 널리 사용되지 못하고 있다.
이번 연구결과는 지난 2월 8일부터 10일까지 미국 샌프란시스코에서 개최된 국제반도체회로 학술회의(ISSCC)에 발표됐다.
❋ ISSCC (International Solid State Circuit Conference: 국제 고체 회로 학회)학회:1954년부터 국제 전기전자공학회 (IEEE SSCS) 주관으로 매년 2월에 미국 San Francisco, Marriot 호텔에서 개최되는 이 분야 최고 권위의 학회로 ‘반도체 올림픽’이라고 불리우고 있음. 전 세계로부터 4천여명의 학자와 연구원들이 참여한 가운데 매년 반도체 분야 최우수 논문 210편만을 엄선하여 3일 동안 발표하면서 연구 성과와 정보를 교환하고 미래의 반도체 산업과 기술을 논의하는 학회임.
(사진 1) 스마트 파스 구조
스마트 파스는 총 4층 구조로 형성 되어 있으며 그 크기는 15cm x 15cm 이다. 가슴에 부착하는 면인 제 1층은 25개의 전극이 형성되어 이 중 4개는 전류 주입 전극으로 16개는 전압 측정 전극으로 5개는 기준 전극으로 사용할 수 있다. 제 2층은 직물형 인덕터(2.2uH, Q=9.2)로 스마트 파스의 무선 데이터 통신을 지원한다. 제 3층은 플렉시블 배터리(1.5V, 30mAh)로 파스를 하루이상 지속적으로 사용할 수 있도록 전원을 공급한다. 제 4층은 직물형 인쇄 회로 기판으로 그 위에 고성능 반도체 칩이 장착되어 있다.
(사진 2) 스마트 파스 사용 예
사용자가 스마트 파스를 가슴에 붙인 모습을 보여 준다. 휴대폰 등의 휴대용 단말기기를 통하여 원격으로 켜고 끌 수 있으며 25개의 전극배열이 피부와 접착되어 있어 심혈관 저항 및 심전도를 여러 가지 형태로 측정하여 내장메모리에 저장 또는 휴대용 단말기기로데이터를 고속으로 송신도 가능하다.
(사진 3) 스마트 파스 측정 예스마트 파스를 통하여 측정된 심전도 신호와 심혈관의 저항의 변화를 보여 준다. 이러한 신호로부터 심장의 수축 이완 능력을 편리하게 일상생활 속에서 측정 가능하다.
(사진 4) 스마트 파스에 장착된 헬스 케어 칩
직물형 인쇄 회로 기판에 장착되어 있는 고성능 반도체칩(헬스케어 칩)의 사진과 제원이다. 본 헬스케어 칩은 최대 3.9mW의 전력을 소모하며 평균 2.4mW의 전력소비로 0.1옴이하의 저항 변화를 고감도 회로를 통하여 검출 가능케 하는 것이 특징이다.
2010.02.10
조회수 17750
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생명화학공학과 박현규교수, 생명공학분야 국제학술지 생명공학저널(Biotechnology Journal)편집자로 위촉
생명화학공학과 박현규교수가 유럽 최대 규모의 출판사인 독일 와일리(Wiley-VCH)社에서 발간하는 국제 학술지인 생명공학저널(Biotechnology Journal) 편집자(Editorial Board Member)로 최근 선임됐다.
박 교수는 그간 DNA 칩(chip)과 핵산 분석 바이오센서(Biosensor) 등 DNA 생명공학 연구를 집중적으로 수행해 많은 탁월한 연구 성과를 내 왔다. 박 교수는 2012년까지 이 저널의 편집업무를 수행하며 논문의 게재여부를 결정하는 의견을 제시하게 된다.
생명공학저널(Biotechnology Journal)은 지난 2006년 1월에 창간됐으며 Systems & Synthetic Biology, Nanobiotechnology, Microarray Technology, Metabolic Engineering 등의 생명공학분야에서 매우 유망한 국제 생명공학 학술지이다.
2010.02.08
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시스템설계응용연구센터, 전자신문에 소개돼
전자신문이 특집연재 중인 [新 지방시대, R&D 허브를 꿈꾼다] 제 24편으로 우리학교 시스템설계응용연구센터(SDIA, 소장 유회준 전기및전자공학과 교수)가 소개됐다. 기사는 전자신문 2009년 12월 2일 수요일자 19면의 약 3분의 2면을 할애하여 연구센터 소개와 유회준 소장 인터뷰 기사를 실었다.
스디아(SDIA, 시스템설계응용연구센터)는 인간중심의 시스템 디자인을 앞세어 국내 지능형 시스템온칩(SoC) 로봇과 웨어러블 컴퓨터, 바이오일렉트로닉스 관련기술을 선도하는 유망한 연구집단이다. 유회준 소장은 인터뷰에서 "로봇 워 행사를 통해 고급 인력을 양성하는 점에 보람을 느낀다"는 등의 소감을 밝혔다.
연재: [新 지방시대, R&D 허브를 꿈꾼다] 24. KAIST시스템설계응용연구센터
제목: "인간중심의 미래형 IT 新문화 디자인"
부제: 지능형 로봇, 입는 컴퓨터 등 관련기술 선도, 다양한 대학-기업과 탄탄한 네트워크 유지
매체: 전자신문 19면(NewsPLUS면)
취재: 박희범 대덕특구 출입기자
일시: 2009년 12월 2일 수요일
관련기사1. 연구센터 소개기사
http://www.etnews.co.kr/news/detail.html?id=200912010079
관련기사2. 유회준 소장 인터뷰 기사
http://www.etnews.co.kr/news/detail.html?id=200912010080
2009.12.02
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바이오및뇌공학과 황현두 군, μTAS 2009 국제학회에서 젊은 연구자 포스터 우수상 수상
KAIST 바이오및뇌공학과 박사과정 황현두(지도교수 박제균) 학생이 지난 11/1-5일 제주도에서 열린 ‘μTAS 2009 국제학회 (제13회 극소형 생물/화학분석시스템 국제학술회의, The 13th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences)’에서 ‘광전자유체제어 기술로 수용액 상에 존재하는 생체분자의 확산계수를 빠르게 측정할 수 있는 방법(Diffusion measurement of biomolecules using rapid generation of black hole in a molecular solution by optoelectrofluidics)’에 관한 논문으로 ‘젊은 연구자 포스터 우수상(Young Researcher Poster Award Winner)’을 수상했다.
황씨는 세계 유수의 대학과 연구기관으로부터 발표된 약 600 여 편의 Poster 논문 가운데 다단계 전문가 심사를 거쳐 선정된 3명의 수상자 중의 한명으로 결정됐다.
황씨는 지난해 San Diego에서 개최된 μTAS 2008 국제학회에서도 여행경비 일부를 보조 받는 ‘Student Travel Grant’를 받은 바 있었다.
바이오및뇌공학과에서 학부과정을 3년만에 조기 졸업 한 황씨는 1년 6개월만에 석사논문을 완성하고, 지난 2007년 9월 박사과정에 입학하여 그동안 2년여에 걸친 박사과정 기간 동안 Analytical Chemistry, Langmuir, Lab on a Chip, Applied Physics Letters 등 우수국제 저널에 제1저자의 논문 10편을 이미 출판한 바 있다.
이 중 광전자유체제어기술로 미세입자를 조절하는 새로운 결과는 2009년 1월호 Lab on a Chip 표지논문으로 선정된 바 있어 논문의 우수성과 창의성을 세계적으로 입증한 바 있었다. 이밖에 황씨는 2007년도 한국바이오칩학회 우수논문발표상, 2008년 서암학술장학재단 제17기 국내 박사과정연구지원 이공계 부문 장학생으로 선정된 바 있다.
2009.11.12
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경종민.김종환.송익호 교수, 미국 전기전자학회 석학회원에 선임
전기 및 전자공학과 김종환. 경종민. 송익호 교수가 올해부터 미국 전기전자학회(IEEE)의 최고영예인 석학회원이 됐다.
경종민교수는 국내 반도체 산업의 초석을 다져온 산증인으로 지난 2004년부터 공학한림원 정회원, 과학기술한림원 정회원으로 활동해 왔다. 그동안 시스템온칩 프로세서 설계 분야 연구에 크게 기여했으며, 최근엔 저전력 휴대 영상 시스템 설계 연구를 수행하며 KAIST 내 소시움(SoCium) 연구센터 소장으로 활동하고 있다.
김종환교수는 진화연산, 로봇축구, 가상생명체, 유비쿼터스 및 유전자 로봇 분야에서 5권의 책과 300여 편의 논문을 발표했으며, 진화 알고리즘 분야에서 훌륭한 연구 업적을 이뤘다
로봇 축구 및 로봇올림피아드 창시자인 김교수는 세계로봇축구연맹(FIRA)과 국제로봇올림피아드위원회(IROC) 회장으로 활동 중이다.
송익호 교수는 뛰어난 논문을 국내외에 발표하여 통신/신호처리 분야의 학문 발전에 크게 기여해 왔으며, 신호검파 이론을 이동통신 시스템에 응용한 업적을 인정받았다.
송교수는 한국과학기술한림원 회원이고, 영국 공학기술학회 석학회원이며, 한국통신학회 이사와 논문지 편집 부위원장을 맡고 있다.
IEEE는 전기전자분야 세계 최대 학회로 회원 가운데 연구 업적이 뛰어난 최상위 0.1% 내 회원만을 매년 펠로로 선임한다.
2009.02.10
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KAIST, 삼성전기 삼성서울병원과 공동으로 세포벤치 연구센터 설립
- 삼성서울병원과 생체모사 세포 칩 공동연구
- 개인별 맞춤형 최적 항암제 발굴 및 임상적용 기술 개발
- 전자산업-의학 간 기술 융복합으로 의료 바이오 신 사업 창출
- 원천기술 조기 확보로 시장 선점, 암 환자들에게도 희소식
우리학교는 차세대 바이오(Bio) 분야에서 원천 기술과 우수 인력을 확보하기 위해 세포벤치(Bench)연구센터를 설립, 지난 17일 개소식을 가졌다.
정문술 빌딩에서 열린 이날 개소식에는 서남표 총장을 비롯해 삼성전기 기술총괄(CTO) 고병천 부사장, 삼성서울병원 임효근 진료부원장 등 관계자 100여 명이 참석했다.
KAIST-삼성전기-삼성서울병원 등 3개 기관이 협력하여 구성된 세포벤치연구센터는 우리학교 바이오 및 뇌공학과 조영호 교수가 센터장을 맡아, 생체모사 세포칩((Bio-inspired Cell Chip)을 이용한 개인별 맞춤형 항암제 발굴 및 임상적용 기술을 개발한다.
국내에서만 약 40 만 명에 달하고, 개인별로 큰 편차를 보이는 암에 대한 치료효과를 극대화하기 위해, 삼성전기의 첨단 소재 및 장비기술, KAIST의 바이오 소자 기술, 삼성서울병원의 임상 적용 기술 등을 결합, 의료 바이오의 새로운 분야를 개척할 계획이다.
세포벤치 연구센터 조영호 센터장(KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수)은 초기에는 한국인 사망원인 1위인 폐암용 항암제 세포 칩 개발을 목표로 하고, 이를 기반으로 5대 고형암으로 확대해갈 계획이라고 밝혔다
이날 KAIST 서남표 총장은 환영사에서 “전자산업 및 학계, 의료계의 최고 전문가들이 세포벤치연구센터에서 서로의 강점 기술을 융/복합하여, 혁신적인 맞춤형 항암 치료 기술을 발굴, 과학기술의 새로운 장을 개척하기를 바란다”고 당부했다
삼성전기 기술총괄 고병천 부사장은 “바이오 세포칩 기술 개발은 그 동안 IT분야에 주력해 온 삼성전기에게도 새로운 사업 분야로 진입하는 의미 있는 도전이다”며 “삼성전기, KAIST, 삼성서울병원 등 최고 인력들의 공동연구를 통해 세포칩 분야의 원천기술을 확보해 새로운 비즈니스 모델을 창출하고, 질병으로 고통 받는 환자들에게도 간편하고도 효과적인 치료방법을 제시할 것”이라고 말했다.
<<용어해설>>
- 개인별 맞춤형 항암제: 환자의 유전적, 후천적 특성과 암의 종류 및 부위에 따라 항암제의 효능이 달라지므로, 개인별 항암제 치료의 특이성과 부작용을 고려한 최적의 항암제를 단기간에 선별하여 항암치료의 시기, 효과 및 신뢰성을 극대화 할 수 있는 약물치료 기술
- 생체모사 세포칩: 인간의 몸 속에서 세포가 분화 성장하는 환경과 과정을 인공적으로 모사하여 체외에서 세포를 성장시킬 수 있는 환경을 조성하고 극미량의 약물에 대한 반응(BT) 등 관련 정보(IT)를 고속으로 감지하고 분석할 수 있도록 나노/마이크로가공기술(NT)로 제작된 극미세세포배양 및 분석 칩(Chip)
- 세포벤치: 세포의 배양과 분석을 위한 세포칩과 이에 필요한 세포의 분리, 계수, 처리와 극미량배양액 및 약물의 고속 공급과 순환제어를 위한 전처리 과정과 세포의 추출, 파괴, 관찰을 위한 후처리 과정을 함께 결합한 바이오 벤치(Bench)
2008.11.17
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지능형 SoC 로봇워 2008 본선 개막
- SoC 기반 로봇 분야 2008년도 최강자 가린다.
- 10월 16일부터 나흘간 서울 코엑스, 본선 진출 30팀 참여
우리학교는 지능을 가진 로봇들이 벌이는 국내 유일의 축제인 ‘지능형 SoC 로봇워 2008‘ 본선 대회를 오는 16(목)일부터 나흘간 서울 코엑스에서 개최한다. 이 대회는 순수 국내 기술의 중앙처리장치(CPU, Central Processing Unit)를 사용하여 외부의 조종 없이 스스로 판단하고 움직이는 지능형 로봇 대회다. 지능형 로봇 구현을 통해 SoC 분야의 고급기술인력 양성과 시스템 IC, 지능형 로봇 분야의 활성화를 목적으로 지난 2002년에 처음 시작됐으며, 올해가 7회째다.
SoC란 시스템온칩(System on Chip)의 약자로 중앙처리장치(CPU), 메모리 등을 하나의 칩 안에 집적하여 시스템을 만드는 반도체 기술을 뜻하며, SoC가 탑재되어 있는 로봇을 SoC 로봇이라 칭한다. 이번 대회에 참가하는 팀들은 동일한 로봇 몸체와 지능 플랫폼을 가지고 대회에 참가하게 되며, 로봇의 두뇌에 해당하는 지능 플랫폼의 구현 능력에 따라 승패가 갈리게 된다. 대회는 태권로봇과 탱크로봇의 두 종목으로 나뉘게 된다. ▶탱크로봇 대회는 로봇이 영상인식, 무선통신, 음성인식 등을 이용, 스스로 적과 아군을 구분하고 적에게 레이저포를 명중시키면 승패가 갈리는 경기로 상대로봇 공격, 장애물 회피, 경기장 위치인식 등 다양한 인식 알고리즘과 주행 알고리즘이 결합된 형태의 지능로봇 경기이다. ▶태권로봇 대회는 영상인식 기술을 통해 상대로봇의 위치, 거리 및 움직임을 파악하여 외부의 리모트 컨트롤이 없이 스스로 공격과 방어를 하며, 상대로봇을 때리거나, 다운시켜 승패를 결정하는 방식이다. 특히 이번 대회는 앞에 있는 댄서로봇의 동작을 태권로봇이 알아보고 그대로 흉내 내는 고난이도의 임무가 추가됐다. 댄서로봇의 어려운 동작을 막힘없이 자연스럽게 따라할수록 높은 점수를 받게 된다.
대회위원장인 KAIST 전기전자공학과 유회준(柳會峻, 48세) 교수는 “많은 로봇 대회 중 로봇의 지능을 겨루는 유일한 대회인 만큼 참가하는 학생과 일반인 모두에게 지능형 로봇에 대해 널리 알릴 수 있는 기회가 됐으면 좋겠다. 한국 지능형 로봇 산업의 발전과 SoC 산업의 발전을 동시에 도모할 수 있는 발판이 되겠다.”고 개최 소감을 밝혔다.
이번 대회의 예선에는 150여 팀이 출전, 탱크로봇 20팀, 태권로봇 10팀이 각각 본선 진출을 확정지었다. 충북대와 한국기술교육대학교가 각각 3팀(태권로봇 2팀, 탱크로봇 1팀)으로 가장 많이 본선에 진출했다. 우승팀에게는 국무총리상과 부상이 수여된다.
2008.10.15
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김학성 교수, 한국바이오칩 학회지인 '바이오칩 저널' SCIE 등재
생명과학과 김학성(金學成, 51세) 교수가 학회장을 맡고 있는 한국바이오칩학회에서 발간하는 학술지인 "바이오칩 저널(Biochip Journal)"이 "과학기술논문색인(SCI, Science Citation Index)" 확장판인 "SCIE(Science Citation Index Expanded)"에 공식 등재됐다.
이 저널은 2007년 초에 창간, 1년 6개월 만에 "SCIE"에 등재됐다. 저널의 "SCIE" 등재는 발표된 논문의 중요성, 인용 횟수 및 저널 편집자들의 명성 등을 평가하여 등재 여부를 결정한다. 통상적으로 "SCIE" 등재를 위해서는 분야에 따라 다소 차이는 있지만 최소 3년 이상 걸리는 것으로 알려져 있다.
현재 이 학회에는 대학, 연구소 및 기업체에서 바이오칩과 관련된 400여 명의 연구자가 회원으로 참가하고 있으며, 바이오칩에 대한 관심이 높아지면서 회원 수가 급격하게 증가하고 있는 추세다.
바이오칩은 생물에서 유래된 생체 유기물질 (단백질, 효소, 항체, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등)과 반도체 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체칩 형태로 만든 소자(device)로, 중요한 인체 정보나 생체분자(Biomolecules)들을 정량적(Quantitative), 혹은 정성적(Qualitative)으로 측정하는 장치로 DNA 칩, 단백질 칩(Protein Chip), 셀 칩(Cell Chip), 등을 지칭한다. 바이오칩이 중요한 이유는 사회적 측면으로는 포스트 게놈(Post Genome) 시대의 도래로 바이오 정보를 이용한 새로운 보건의료기술의 개발이 선진국을 중심으로 활성화되고 있으며, 경제수준이 향상됨에 따라 건강에 대한 관심이 증가하고 보다 나은 질의 삶을 영위하고자 하는 욕구가 커짐에 따라 질병의 진단 및 예방, 신약개발, 그리고 의료 복지에 대한 요구가 커지고 있기 때문이다. 최근 전 세계적으로 과학 기술의 발전 추세는 한마디로 "컨버전스(Convergence)" 라고 말할 수 있다. 즉, 다른 영역간의 융합(Fusion)을 통해 새로운 학문이나 기술 개념이 창출되는 추세다. 이런 융합 학문 시대에 가장 대표적인 것이 생명공학기술(BT, Bio Technology)과 정보기술(IT, Information Technology), 그리고 나노기술(NT, Nano Technology)이 접목된 분야이고 BT-IT-NT 융합의 대표적 주자가 바이오칩 이다. 즉, 바이오칩은 생명과학, 화학, 물리학, 의학, 기계공학, 전자공학, 화학공학 등의 많은 분야가 접목되어야 새로운 기술이나 제품의 개발이 가능하다. 세계적으로 미국과 유럽, 일본 등 과학 선진국이 바이오칩 상용화 연구를 서두르고 있어 조만간 바이오칩이 질병진단, 신약개발 및 의료산업 등에 널리 이용되는 단계에 접어 들 것으로 전망된다. 세계적인 주요 IT기업들도 새로운 시장 돌파구로 BT를 선택하고 이 중에서도 BT-IT-NT가 융합된 바이오칩 개발에 많은 연구비를 투자 하고 있다.
金 교수는 "바이오칩 저널의 SCIE 등재를 통해 국내에서 수행된 우수한 연구 논문을 국제적으로 널리 알리고, 한국바이오칩학회의 위상을 높일 수 있는 좋은 기회를 갖게 되었다"고 말했다.
2008.09.04
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지능형 SoC 로봇워 2008 개최
우리학교가 "지능형 SoC(에스오씨) 로봇워 2008" 대회를 개최한다.
지능형 SoC 로봇워는 세계 최초로 SoC 기술을 활용한 지능형 로봇 대회로 지난 2002년 처음 개최됐다. SoC란 System on Chip(시스템온칩)의 약자로 CPU, 메모리 등을 하나의 칩 안에 집적하여 시스템을 만드는 반도체 기술을 뜻하며, SoC가 탑재되어 있는 로봇을 SoC 로봇이라 칭한다. 이 대회는 대학(원)생을 포함한 2인 이상 6인 이하로 구성된 팀이면 누구나 참가가 가능하다. 모든 참가팀들은 지능로봇 플랫폼(Platform)과 로봇 몸체를 이용하여 대회를 치른다. SoC 탱크로봇과 SoC 태권로봇 두 부문으로 나누어 로봇의 두뇌에 해당하는 지능로봇 플랫폼의 구현능력에 따라 승패가 결정된다. 참가팀에게는 로봇과 플랫폼 보드에 대한 이론 및 실습교육에 참가할 자격이 주어진다.
참가 신청은 4월 1일부터 5월 31일까지 홈페이지(www.socrobotwar.org)에서 접수 받는다.
2008.04.14
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전자전산학과 이강민 학생, Outstanding Design 상 수상
Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC) Design Contest 에서
Outstanding Design Award 수상
지난 2005년 11월 1일부터 3일까지 대만 Hsinchu에서 첫 회로 열린 Asian Solid-State Circuits Conference에서 유회준 교수 연구실 박사 4년차 이강민 학생이 Outstanding Design Award를 수상하는 영예를 안았다.
이 논문은 MP-SoC (Multi-Processor System-on-Chip) 에서의 차세대 온-칩 통신구조로 각광을 받고 있는 Network-on-Chip의 저전력 설계 및 구현에 관한 것이다.
기존의 버스구조의 성능 및 Scalability 한계를 극복하기 위해 제안된 Network-on-Chip은 현재의 Computer Network (Internet) 과 유사한 개념인 Packet Switched Crossbar Fabric을 사용하여 온-칩 Processing Element간의 충분한 대역폭과 QoS를 보장한다.
본 Design에서는 두 개의 RISC 프로세서와 여러 개의 메모리를 집적하고 이 들 사이의 Network은 1.6GHz의 높은 주파수를 사용하여 89.6Gb/s의 대역폭을 제공하면서도 새로 제안된 스위치-부분구동 방법과 Serial-link의 저전력 Coding 알고리즘을 적용하여 최대 51mW의 저전력을 소비하도록 설계되었다.
집적된 Processor 및 Slave Memory들은 모두 Frequency Scaling이 가능하며 서로 다른 주파수를 사용하더라도 Network을 통해 서로 통신이 가능한 구조로 구현되었다. 또한 제작된 칩 4개를 하나의 BGA Package안에 집적함으로써 더 크고 복잡한 시스템으로 확장이 가능한 Network-in-Package라는 개념을 제시하고 시연하기도 하였다.
본 Design은 올 2006년 2월에 샌프란시스코에서 열리는 반도체 최고의 학회인 ISSCC (International Solid-State Circuits Conference) 에 초대되어 발표할 수 있는 영광도 얻게 되었다.
이강민 학생은 "새로운 분야인 만큼 연구 및 설계 방향에 대한 고민도 많았지만 Team-work을 바탕으로 꾸준히 노력한 결과의 결실이라고 생각한다. 국내에서는 Network-on-Chip에 관한 연구가 유럽이나 미국에서만큼 활발히 진행되고 있진 않으나, 이러한 연구가 앞으로 5년 이내에 Industry에서 꼭 필요할 것이라 믿는다. 본 연구실은 현재 그 선도적인 역할을 하고 있으며 계속해서 세계적으로 훌륭한 연구 성과를 낼 수 있도록 노력과 고민을 게을리 하지 않을 것이다"고 소감을 말했다.
2006.02.06
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인체 감염 44종의 원인균 동시 진단용 DNA 칩 개발
KAIST, 연세대 의대, 메디제네스㈜ 공동연구 결실벤처회사와 공과대학이 DNA칩 제작, 의대에서 임상실험하는 바람직한 협력연구의 성과로 평가
사람의 생명을 위협하는 감염질환의 원인균 44종을 동시에 진단할 수 있는 DNA 칩이 국내 공동연구진에 의해 세계 최초로 개발되었다. 메디제네스 ㈜ (대표이사 이진, 李津, 39)는 KAIST 생명화학공학과 이상엽(李相燁, 41, LG화학 석좌교수)교수팀, 연세대 의대 감염내과 김준명(金俊明, 52) 교수팀(김준명, 장경희, 최준용 박사)과의 공동연구를 통해 감염질환에 자주 나타나는 주요 원인 균주 44종을 신속하게 동정(실체를 밝히는 것)할 수 있는 DNA칩을 개발했다고 9일 밝혔다.
감염질환은 세균이 인체의 내외부에 침입하여 혈액, 체액 및 조직 내에서 자라면서 발병하는 질환으로, 세균의 정확한 진단 및 적절한 치료가 이루어지지 않을 경우, 생명을 잃을 수도 있는 질병이다. 더욱이 최근에는 항생제의 오남용으로 인해 세균의 배양률이 크게 낮아 배양 검사와 같은 기존의 감염질환 진단 방법들이 한계에 부딪치고 있어 항생제의 추가적인 남용 및 검사비용의 낭비 등을 야기할 뿐만 아니라, 적합한 항생제의 투여시기를 놓쳐 환자의 생명이 위협받고 있다.
이번에 메디제네스㈜ 가 개발한 감염질환 진단용 DNA칩은 임상적으로 가장 빈번하게 출현하여 심각한 질병을 일으키는 원인균 44종을 동시에 진단할 수 있다는 특징이 있다. 메디제네스㈜는 KAIST 이상엽 교수팀, 연세대 의대 김준명 교수팀과 공동으로 감염 균주들의 균체 특이성이 높은 DNA조각을 직접 염기서열을 결정하여 특허 출원하였고, 일부 알려진 균들에 대하여는 생물정보학 기법으로 특이한 염기서열 부분을 찾아내는 방식으로 DNA 칩을 제작 하였다. 이 DNA칩은 작은 유리판에 감염질환을 일으키는 균주의 특정 DNA 염기서열과 결합할 수 있는 DNA 조각을 심은 것으로, 균주에서 추출한 DNA와 칩에 심어진 DNA가 칩의 어느 위치에서 결합하는지에 따라 원인균을 쉽게 동정할 수 있도록 설계되어 있다.
이상엽 교수는 “이 DNA 칩의 핵심기술은 우리가 자체적으로 염기서열을 밝혀서 그 서열에 관한 특허를 확보하였고, 이들로 만든 DNA 조각을 이용하여 매우 효과적으로 감염균주들을 감별해 내는데 있다. 칩 자체의 제작도 중요하지만, 임상 시험이 매우 중요한데, 공과대학과 벤처회사가 DNA 칩을 만들고, 의과대학에서 임상시험을 하는 아주 바람직한 형태의 협력연구가 결실을 맺게 되어 기쁘다.”고 밝혔다.
따라서 이번에 개발된 DNA 칩을 이용하면 환자로부터 얻은 다양한 임상 샘플내에 어떤 세균이 존재하는지를 한번의 검사로 빠른 시간내에 정확하게 진단함으로써 가장 적합한 항생제를 투여할 수 있게 된다. 기존 검사법은 균주를 일일이 배양해서 확인했기 때문에 보통 3일 이상 심지어는 몇 주 이상 소요되고 배양률도 50% 이하인데 비해, 이 칩은 14시간 정도면 여러 균주를 동시에 검색할 수 있고, 정확도도 더 높일 수 있는 장점이 있다. 이 관련 기술들은 현재 특허 출원 중이고, 예비임상시험을 마친 후, 대규모 임상시험을 연세대학교 의과대학 김준명 교수팀에서 진행 중이다. 김준명교수는 “최근에 항생제 오남용으로 감염질환의 원인균 동정에 큰 어려움을 겪고 있는 현 실정에서 이러한 DNA칩을 통한 진단법 개발은 임상에서 빠른 시간 안에 원인균을 밝혀내고, 그로 인해 환자에게 꼭 필요한 항생제를 조기에 투여함으로써 환자의 생명을 구하는 획기적인 전기가 되리라 생각한다”고 말했다.
이 감염질환 진단용 DNA칩을 이용함으로써 감염질환 치료를 위해 과다하게 소요되는 항생제 비용을 대폭 절감(연간 약 5천억원)할 수 있을 뿐만 아니라, 보통 한 환자당 2-3번의 원인균 배양이 이루어지는 기존의 검사방법에서 탈피하여 한 번의 검사로 진단이 가능함으로써 감염질환 관련 검사 비용 연간 수백억원이 절감될 수 있을 것으로 예상된다. 메디제네스㈜ 이진사장은 “앞으로 추가 임상 시험 후 식품의약품안전청의 허가를 받은 후 내년에는 국내 각 병원과 연구소에 판매할 계획이며, 이 칩의 판매로 국내에서만 내년에 30억원, 향후 연간 100억원 이상의 매출을 올리고자 하며, 연간 약 2조원으로 추정되는 세계 시장 개척에도 적극적으로 대처하고자 한다.”는 계획을 밝혔다.
2005.06.10
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초고감도 나노바이오센서 원천기술 개발
KAIST 바이오시스템학과 박제균(朴濟均, 42) 교수팀이 나노자성입자를 이용 단백질, DNA 등의 생체분자(生體分子)를 초고감도로 검출할 수 있는 바이오센서 기술 개발에 성공했다.
이 기술은 나노(10억분의 일)그램 이하 수준으로 존재하는 극미량 물질을 검출할 수 있는 새로운 센서기술로 특정 자기장(磁氣場)하에서 생체분자의 정량적 및 고감도 분석이 가능하다.
황사 알레르기 등 많은 질환의 표지가 되는 생체분자들은 일반적으로 극미량 만으로도 인체에 심각한 영향을 미치기 때문에 이를 검출할 수 있는 센서기술은 차세대 나노바이오기술의 핵심분야에 속한다.
기존의 바이오센서 기술은 극미량 검출에는 본질적인 한계가 있는데 이번에 개발된 나노입자를 이용한 극미량 검출기술은 그러한 한계를 뛰어넘은 새로운 원천기술로서 향후 바이오센서, 랩온어칩(Lab on a chip, 손톱만한 크기의 칩으로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치)개발 등에 크게 기여할 것으로 보인다.
이 연구결과는 최근 나노바이오분야의 세계적인 학술지인“랩온어칩”誌 인터넷 판에 발표되었고, 관련기술은 현재 특허 출원중에 있다.
2005.05.20
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