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한동수 교수, 크라우드소싱 기반 실내 위치인식 시스템 개발
〈 한 동 수 교수 〉
우리 대학 전산학부 한동수 교수 연구팀(지능형 서비스통합 연구실)이 실내 공간에서 획득한 와이파이 신호의 수집 위치정보를 자동으로 파악할 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술은 글로벌 실내 위치인식 시스템 구축에 필요한 핵심 기술로 다수의 스마트폰에서 수집된 무선랜 핑거프린트의 수집 위치를 자동으로 라벨링하는 인공지능 기법이다. 비용을 절감하면서 높은 정확도를 가질 수 있고 무선랜 핑거프린트 수집이 가능한 건물이라면 어느 곳에도 적용 가능하다.
여러 글로벌 기업들이 실내 GPS를 실현하기 위해 전 세계 주요도시에서 수만 건의 실내 지도를 수집했다. 실내 지도와 함께 신호 지도 수집도 시도했지만 높은 정확도를 갖지 못했고 그 결과 실내에서의 위치 인식 서비스 질이 떨어진다.
연구팀은 문제 해결을 위해 실내를 이동 공간과 체류 공간으로 구분하고 각각의 공간에 최적화된 수집 위치 라벨링을 자동화하는 기술을 개발했다.
연구팀이 개발한 기술은 복도, 로비, 계단과 같은 이동 공간에서도 수집된 신호의 위치정보를 별도의 외부 정도 없이도 자동으로 라벨링하는 새로운 자율학습(Unsupervised Learning) 인공지능 기술이다.
이 기술을 토대로 기초실험연구동(N5)과 김병호-김삼열IT융합빌딩(N1)에서 실험을 실시했고, 충분한 양의 학습 데이터가 주어진다는 가정 하에 오차범위 3~4미터 수준의 정확도를 보였다.
이는 수작업을 통해 수집 위치를 라벨링한 결과와 비슷한 정확도로 연구팀이 함께 개발한 지자기 신호, 3축 가속기, 자이로스코프 기반의 딥러닝을 활용한 새로운 센서 퓨전 기법을 통하면 정확도가 더욱 상승하는 결과를 보였다.
그 동안 스마트폰을 통해 수집된 핑거프린트는 활용되지 못하고 버려졌지만 개발된 기술을 통해 무선랜 핑거프린트 빅데이터 영역이 새롭게 열릴 것으로 기대된다.
개발된 GPS 구축 기술은 글로벌 기업이나 국내 위치정보 서비스 기업 등이 전국 범위에서 위치정보 서비스를 제공할 때 도입해 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 예상된다.
GPS 신호가 도달하지 않는 실내 환경에서 위치인식 정확도가 높아짐에 따라 포켓몬고 등의 O2O(online to offline) 위치기반 게임도 실내에서 실행 가능할 것으로 기대된다.
또한 다양한 위치기반 SNS, 사물인터넷 등 서비스가 활성화되고 위급한 상황에서 112나 119에 구조요청을 할 시 정확한 위치 파악이 가능할 것으로 보인다.
한 교수는 “개발된 글로벌 실내 위치인식 시스템 구축 기술을 KAIST 실내 위치인식 시스템인 카이로스(KAILOS)에 탑재해 서비스 할 예정이다”며 “전 세계 어느 건물에서든 정확도 높은 실내 위치인식 시스템을 손쉽게 구축할 수 있고 장래에 대부분 실내 공간에서도 위치인식 서비스가 제공 가능할 것이다”고 말했다.
카이로스는 2014년 KAIST에서 출시한 개방형 실내 위치인식 서비스 플랫폼이다. 자신이 원하는 건물의 실내지도를 카이로스에 등록하고 해당 건물의 핑거프린트를 수집해 실내 위치인식 시스템을 구축하도록 지원 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 핑거프린트를 수집하여 신호지도를 구축한 뒤, 구축된 신호지도를 기반으로 위치를 추정하는 과정
그림2. KAILOS가 여러 가지 신호와 센서를 복합적으로 사용하였을 때 예상되는 정확도
2017.04.12
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나석주 교수, 훔볼트 연구상 수상
〈 나 석 주 교수 〉
우리 대학 기계공학과 나석주 교수가 독일 알렉산더 폰 훔볼트(Alexander von Humboldt) 재단에서 수여하는 2016년도 훔볼트연구상(Humboldt research award)을 수상했다.
훔볼트연구상은 근본적인 발견이나 새로운 이론, 통찰력을 통해 관련 연구 분야에 중요한 영향을 주고, 앞으로도 최첨단의 연구를 할 것으로 기대되는 연구자에게 주어진다.
독일을 제외하면 국적과 연구 분야에 관계없이 누구나 추천받을 수 있고 독일 내 우수한 연구자에 의해 100명 내외로 추천이 가능하며, 수상자 수는 대략 1년에 65명 내외이다.
상금은 6만 유로이고 수상자는 본인이 선택하는 독일내의 연구기관에서 1년까지 머무르며 공동연구를 수행할 수 있다.
나석주 교수는 2017년 7월부터 2018년 2월 28일까지 독일 베를린에 소재한 독일연방재료시험연구소(BAM)에서 M. Rethmeier 교수의 연구그룹과 함께 레이저 용접 및 SLM(Selective Laser Melting)공정의 수치해석에 관한 연구를 수행할 예정이다.
2016.12.14
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이의진 교수, 美 인간-컴퓨터 상호작용 학회 최우수 논문상 수상
〈 이 의 진 교수 〉
우리 대학 산업및시스템공학과 이의진 교수가 지난 5월 9일 미국 산호세에서 열린 美 컴퓨터협회(ACM) 주최의 인간-컴퓨터 상호작용 학회(CHI, Conference on Human Factors in Computing Systems)에서 최우수 논문상을 수상했다.
미 컴퓨터협회 인간-컴퓨터 상호작용 학회(ACM CHI)는 세계 유수 대학 및 글로벌 기업들이 인간-컴퓨터 상호작용 분야의 최신 연구 결과를 발표하는 권위 있는 국제학회이다.
이 교수 연구팀의 논문은 학회에 제출된 약 2,400여 편의 논문 중 상위 1%에 선정돼 수상했다.
이번 논문의 연구는 동경대학교 야타니 교수와 공동으로 진행됐고 산업및시스템공학과 고민삼, 최승우 박사과정 학생의 주도로 수행됐다. 그룹 활동에서 스마트폰 과도사용 대응을 위한 모바일 상호작용 기술과 응용서비스에 관한 주제의 논문이다.
연구팀은 개발한 서비스를 이용해 약 한 달 간 교내에서 절제 캠페인을 실시했고, 1천 여 명의 학생들이 총 1만 시간 이상 스마트폰 사용을 절제하는 데 성공했다.
연구팀은 사용자 설문과 로그데이터 분석을 통해 응용서비스의 효용성을 검증했고 통계적 분석을 이용해 스마트폰 사용 절제와 관련한 정황적인 요인도 규명했다.
이 교수는 “기존 모바일 상호작용 기술 연구들은 사용성 및 접근성 향상 연구에 비해 문제적 사용을 대응하는 기술연구가 부족했다”며 “웨어러블 및 사물인터넷 기기가 범람하는 환경에서 디지털 기술의 폐해를 대응하는 상호작용 기술개발이 절실하며 이번연구가 중요한 사례가 될 것이다”고 말했다.
연구팀은 위치기반 상황인지 기술을 적용하는 서비스 고도화 후속 연구와 함께 청소년들의 스마트폰 사용 절제를 돕기 위한 가족참여형 어플리케이션과 온라인 교육 프로그램 출시를 계획 중이다.
이 연구는 KAIST 모바일 SW 플랫폼 연구 센터 및 마이크로소프트 애저(Microsoft Azure : 클라우드 컴퓨팅 플랫폼)의 지원을 받아 진행됐다.
2016.06.09
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스마트폰 과다 사용 절제 가능 앱 개발
이 의 진 교수
스마트폰은 우리 일상에서 없어선 안 될 중요한 도구이다. 하지만 무분별하고 무절제한 사용으로 인해 회의, 모임, 각종 그룹 활동에 방해가 되는 사례가 많아지고 있다.
이러한 문제 해결을 위해 KAIST(총장 강성모) 지식서비스 공학과 이의진 교수 연구팀이 스마트폰 사용을 절제할 수 있는 ‘락앤롤(Lock n’LOL)’ 앱을 개발했다.
스마트폰의 과도한 사용 요인은 알림 메시지로 유발된 외부적 사용 요인과, 습관으로 인한 내부적 사용 요인 두 가지로 구분된다. 또한 단순 메시지 전송 외에도 사진 촬영, 정보 검색 등의 이유로 필요한 경우가 많아 스마트폰 사용 빈도를 줄이기 어려웠다.
연구팀은 이런 문제들은 감안해 스마트폰 사용을 공동으로 절제할 수 있는 그룹 중재 앱인 락앤롤을 개발했다.
락앤롤 앱은 ▲ 공동화면 잠금 및 알림 무음 기능 ▲ 잠깐 사용하기 기능▲ 근거리 사용자 탐지 및 알림 등 세 가지 주요 기능을 제공한다.
공동화면 잠금 및 알림 무음 기능은 그룹 스터디와 같은 단체 활동에 유용하다. 구성원들이 단체로 스마트폰을 잠금 모드로 바꿈으로써 그룹 활동이 원활하게 이뤄질 수 있도록 돕는다.
잠깐 사용하기 기능은 스마트폰 사용이 꼭 필요한 경우 제한된 시간에만 사용을 할 수 있는 기능이다. 한 시간에 5분 사용가능한 시간이 주어지고 추가 이용을 위해선 다른 사람의 허락을 받아야 한다.
마지막 근거리 사용자 탐지 기능은 근거리에 위치한 친구를 자동으로 탐지해 상호간 그룹 스마트폰 절제 수행을 추천하는 기능이다.
특히 근거리 사용자 탐지 기술은 GPS와 같은 위치 서비스가 없어도 와이파이 핫스팟 검색결과를 이용해 근거리에 위치한 친구를 찾아 그룹 절제를 실행할 수 있도록 돕는다.
연구팀은 개발된 앱을 기반으로 KAIST에서 지난 5월부터 25일 간 스마트폰 사용을 절제하는 ‘락앤롤 캠페인’을 진행했다. 캠페인 기간 동안 천 여 명의 학생이 참여해 누적 1만 시간 이상 스마트폰 사용을 절제한 것으로 조사됐다. 참여자들은 락앤롤을 통해 그룹 활동에 대한 방해가 줄고 효과적으로 집중할 수 있었다고 말했다.
이 교수는 “향후 사물인터넷 시대에서는 그룹 활동 방해와 같은 디지털 폐해가 더욱 심각해질 것이다”며 “우리 연구는 이러한 문제의 공학적 해결책을 제시했다는 의의가 있다”고 말했다.
향후 연구팀은 고도화된 상황인지 기술을 적용해 지능적인 사용 중재 서비스를 제공하는 후속 연구와, 청소년들의 스마트폰 사용 절제를 돕기 위한 가족 참여형 서비스 출시를 계획 중이다.
이번 연구는 KAIST 모바일 소프트웨어 플랫폼 연구 센터와 마이크로소프트 애저(Microsoft Azure)의 지원을 받아 진행됐다.
□ 사진 설명
사진 1. 스마트폰 사용 절제 어플리케이션 락앤롤앱 캡쳐화면
사진 2. 락앤롤 앱 누적사용자 및 누적절제시간 그래프
2015.07.29
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KAIST 학부생, 아이디어 하나로 창업 대박
“알림장 앱 서비스로 창업경진대회에서 최우수상을 수상한 후 대전시에서 지원금을 받아 어렵지 않게 창업할 수 있었습니다. 창업을 장려하고 지원해주는 다양한 프로그램이 있어 아이디어를 실현해 창업에 성공할 수 있는 생태계가 잘 조성된 것 같습니다”
무료 교육정보앱 ‘아이엠스쿨’ 서비스를 운영 중인 ㈜아이엠컴퍼니 대표 정인모(23, KAIST 산업디자인학과 4학년, 창업휴학중) 씨는 벤처캐피털로부터 15억 원의 투자를 유치, 국내 최대 규모의 교육 서비스로써 성장에 가속을 더할 전망이다.
‘아이엠스쿨’은 학교와 학원 등 자녀가 다니는 교육 기관이 보내는 소식을 스마트폰을 통해 받아볼 수 있는 앱이다. 학부모는 월 평균 50개가 넘는 종이 알림장, 가정통신문, 일정 등의 소식들은 물론 자녀 교육에 도움이 되는 각종 이벤트와 혜택 정보들을 스마트폰으로 간편하게 확인할 수 있다.
앱 출시 2년 만에 전국 초·중·고교 8천개 학교를 대상으로 서비스 제공하고 있으며 75만 학부모가 사용 중이다. 회사 규모도 초창기 4명에서 20명으로 확대됐고, 올해 4월에는 KAIST 창업보육센터에 입주해 있던 사무실을 한국의 실리콘밸리인 ‘판교 테크노밸리’로 이전했다.
최근에는 전 세계를 대상으로 5조원이 넘는 투자금을 굴리는 미국 실리콘밸리의 전설적 투자자 ‘티모시 드레이퍼(Timothy C. Draper)’로부터 개인 투자를 유치했다. 드레이퍼는 핫메일, 스카이프, 바이두 등 세계적인 벤처기업을 발굴한 인물이다. 그는 아이엠스쿨의 모델이 글로벌 시장에서도 통할 가능성에 대해 높은 점수를 준 것으로 전해졌다.
이에 앞서 아이엠스쿨은 지난해 10월 중소기업청이 주관해 싱가폴에서 열린 ‘K-APP Global Hub Program(국내 유망 앱 글로벌시장 개척 프로그램)’에 선발돼 세계시장 진출 가능성을 인정받은 바 있다.
정인모 대표는 “앞으로 교육기관에서 더욱 많은 유용한 기능을 담은 앱을 불편함 없이 이용할 수 있도록 지속적으로 관리할 것”이라고 말했다.
이와 함께 “세계 최고의 투자자가 아이엠스쿨의 가치를 알아본 것에 큰 자부심을 느끼고 세계시장 진출에 자신감이 생겼다”며 “글로벌 서비스를 통해 해외의 학부모들에게도 가치를 인정받아 ‘교육용앱의 한류 열풍’을 일으키고 싶다”고 포부를 밝혔다.
한편, 아이엠컴퍼니는 오는 9월에 콘텐츠와 기능이 대폭 업데이트된 신규 버전의 아이엠스쿨을 출시한다.
2014.08.26
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특정 1~2개 앱 많이 쓰면 스마트폰 중독될 가능성 높아
우리 학교 지식서비스공학과 이의진 교수 연구팀은 개인의 스마트폰 사용기록을 분석해 스마트폰 중독 행동패턴을 발견하고 중독 위험에 있는 사람을 자동으로 분류하는 시스템을 개발했다.
이 교수는 95명의 대학생을 한국정보화진흥원의 성인 스마트폰 중독 자가진단 척도를 바탕으로 중독 위험군(36명)과 비위험군(59명)으로 나눴다.
연구팀은 사용자 스마트폰의 전원, 화면, 배터리 상태, 앱 실행, 인터넷 이용, 전화 및 문자메시지 등 총 5만 시간 이상의 사용기록을 수집했다.
연구결과 위험군은 특정 1~2개 앱을 매우 한정적으로 사용했다. 대표적인 앱은 모바일 메신저(카카오톡 등)와 SNS(페이스북 등) 이었다.
알림 기능도 중독 행동과 밀접한 관련이 있었다. 카카오톡 메시지, SNS 댓글 등 알림기능을 설정했을 때 스마트폰 사용시간은 위험군이 하루 평균 38분 더 길었다. 알림메시지가 자기조절력이 낮은 위험군에게 외부 자극이 되어 더욱 빈번한 스마트폰 사용을 야기한 것이다.
위험군의 하루 평균 사용 시간은 4시간 13분으로, 3시간 27분으로 나타난 비위험군에 비해 약 46분 길었다. 특히 오전 6시에서 정오 사이와 오후 6시부터 자정사이에 사용량 차이가 두드러졌다. 사용횟수는 위험군이 11.4회 많았다.
이 교수는 이번에 수집한 자료를 기반으로 사용자를 위험군과 비위험군으로 자동으로 판별하는 시스템을 개발, 80%이상의 정확도를 보였다. 앞으로 스마트폰 중독 현상에 대한 행동을 조기에 발견하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 보다 효과적인 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대 된다.
이의진 교수는 이번 연구에 대해 “기존 설문조사를 통한 자기보고기반 스마트폰 중독 분석은 실시간 데이터 확보가 어렵고 입력한 데이터가 정확하지 않을 수 있지만 실제 수집한 자료를 데이터 사이언스 기법과 퍼스널 빅데이터 분석으로 한계점을 극복했다”며 “스마트폰의 과도한 사용을 중재하는 앱을 개발 중”이라고 밝혔다.
지난 4월 말 캐나다 토론토에서 열린 디지털 분야 세계 최대 학술대회인 국제HCI학술대회(ACM SIGCHI CHI)에 출판된 이번 연구는 지식서비스공학과 권가진 교수, 전산학과 송준화 교수, 연세대학교 심리학과 정경미 교수, 마이크로소프트 연구소 코지 야타니 박사(Koji Yatani)가 참여했다.
그림 1. 실험에 참여한 95명 대학생의 스마트폰 사용시간(위) 및 사용횟수(아래). All: 전체 사용자, 위험군이 비위험군에 비해 평균 45.6분 정도 더 오래 쓰고, 평균 11.4회 더 자주 쓰는 것으로 나타남. 앱 카테고리별로 자세히 보면 모바일 메신저(예: 카카오톡), 웹, SNS(예: 페이스북) 등에서 대표적으로 차이가 나타났음.
그림 2. 하루 시간대별 스마트폰 사용 시간(위) 및 사용 횟수(아래). 오전 6~12시 사이 시간과 저녁 18~24시 사이 시간대에서 위험군과 비위험군의 차이가 두드러지게 나타났음.
2014.06.01
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한동수 교수, 2013 대한민국 창조경제대상 국무총리상 수상
우리 학교 전산학과 한동수 교수가 12일 오전 11시 20분 서울 코엑스 인터컨티넨탈 호텔에서 열린 ‘2013 대한민국 창조경제대상’에서 개인으로는 1위에 해당하는 국무총리상을 수상했다.
한 교수는 △실내 GPS 시스템을 구축하는 기술 △실내외 통합 내비게이션 시스템 △특허서적 발간 등을 통해 정부가 추진하는 창조경제에 기여한 공로를 인정받았다.
이와 함께 실내위치인식분야와 스마트폰 응용 서비스 분야에서 50여 건의 특허를 출원하고 30여 건을 등록, 국내외 실내위치인식분야 기술 발전에 폭 넓게 기여한 점도 인정받았다.
한 교수가 개발한 실내 GPS 구축 지원 시스템과 실내외 통합 내비게이션 시스템은 12일부터 4일 동안 코엑스에서 개최되는 창조경제 박람회에서 전시된다.
‘대한민국 창조경제대상’은 창의적인 신기술을 개발해 창조경제 활성화에 기여한 기업이나 개인을 발굴해 포상하는 상이다.
2013.12.12
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스마트폰 이후는 ‘웨어러블 컴퓨터’
- KAIST, 7~8일 대전 본원 KI빌딩에서 ‘웨어러블 컴퓨터 경진대회’ 개최- ‘얼굴근육 움직임으로 스마트폰을 제어하는 컴퓨터’ 등 총13종의 독특한 웨어러블 컴퓨터 선보여
스마트폰을 넘는 변화의 물결로 ‘입는 컴퓨터(Wearable Computer)’가 떠오르는 가운데 KAIST가 9년째 ‘웨어러블 컴퓨터 경진대회’를 개최하고 있다.
우리 대학은 7~8일 이틀 동안 대전 본원 KI빌딩에서 입는 컴퓨터 경진대회인 ‘2013 웨어러블 컴퓨터 경진대회’를 개최한다.
‘웨어러블 컴퓨터’는 사용자가 이동 환경 중에도 자유자재로 컴퓨터를 사용하기 위해 소형화 ․ 경량화를 통해 신체와 의복의 일부분으로 착용할 수 있도록 제작된 컴퓨터인데, 스마트폰과 같은 소형화된 IT기기의 등장으로 차세대 IT 기술로 각광받고 있다.
유회준 전기및전자공학과 교수가 중심이 돼 2005년부터 개최하는‘웨어러블 컴퓨터 경진대회’는 대학생들이 특유의 아이디어와 최신 기술을 이용해 영화나 만화에서나 볼법한 입는 컴퓨터를 직접 제작해 볼 수 있는 세계 유일의 대회다.
대회에 지원한 70여 팀을 대상으로 엄격한 서류 및 발표심사를 거쳐 본선에 진출한 15개 팀을 지난 7월에 선정했다. 본선 참가자에게는 웨어러블 컴퓨터를 제작할 수 있도록 팀별로 시작품 제작비 150만원과 스마트폰 등 IT 기기들이 지원됐다.
KAIST는 구글 글래스와 삼성전자 갤럭시 기어 등의 출시로 웨어러블 컴퓨터에 대한 전 세계적 관심이 고조되고 시장이 확대되는 추세에 맞춰 올해부터 본선 진출 팀을 기존 10팀에서 15팀으로 확대해 선발했다고 밝혔다.
이번 출품작 중에는‘얼굴 근육의 움직임만으로 간단하게 스마트폰을 제어할 수 있는 사지마비 장애인을 위한 제품’이 출품돼 눈길을 끈다.
헤드밴드 형태의 이 제품은 사지마비 장애인이나 손이 불편한 사람이 제품을 착용하고 어금니를 깨무는 동작을 취하면 사용자의 근육 움직임을 감지해 스마트폰 화면에 나타난 마우스를 움직여 원하는 기능을 수행할 수 있게 도와준다.
그동안 스마트 폰은 터치로 제어해야 하는 특성상 손이 불편한 사람은 사용하기 어려워 정보화 시대에 정보의 차별이 생긴다는 문제가 제기되어 왔으나 이 제품의 개발로 그 한계를 극복할 수 있게 됐다.
이 외에도 간단한‘손동작만으로 스마트폰을 제어할 수 있는 밴드형 웨어러블 디바이스’도 출품돼 관심을 끈다. 사용자의 손가락 움직임을 인식해 전화 받기 ․ 사진촬영 ․ 악수를 통한 사용자간 파일공유가 가능하며, 인체통신을 사용해 잠금장치나 비밀번호 없이 개인정보를 지킬 수 있는 기능을 수행 할 수 있다.
그 밖에 ▲ 악기 없이 사용자의 움직임을 인식해 다양한 악기 연주를 즐길 수 있는 장갑과 신발 ▲ 시각정보를 촉각정보로 변환해 주는 시각장애인용 지팡이 ▲ 성범죄로부터 아이를 지켜주는 벨트 ▲ 사용자가 직접 슈퍼마리오가 되어 즐기는 게임 등 창의적이면서도 실용적인 제품들이 소개될 예정이다.
대회 위원장인 KAIST 유회준 교수는 “올해 삼성전자가 갤럭시 기어를 출시한 것에서 알 수 있듯이 웨어러블 컴퓨터는 스마트폰을 이을 차세대 IT 기기로 주목받고 있다”면서 “이번 경진대회와 워크숍은 일반인에게는 웨어러블 컴퓨터에 대한 국민적 관심을 높일 수 있는 기회이고, 전문가들에게는 웨어러블 컴퓨터의 현재와 미래를 조망 할 수 있는 정보교류의 장이 될 것”이라고 말했다.
한편 올해에는 경진대회와 함께‘웨어러블 컴퓨터 워크숍’도 개최될 예정이다.
‘웨어러블 컴퓨터의 현재와 미래’를 주제로 개최되는 이번 워크숍에는 박규호 KAIST 교학부총장이 기조 강연자로 나서‘유비쿼터스, 패셔너블 컴퓨터’를 주제로 강연한다.
이어 삼성전자 금동준 수석과 ETRI 정현태 실장이 각각‘웨어러블 디바이스 동향 및 발전방향’과‘웨어러블 컴퓨터 기술동향 및 산업전망’에 관해 강연할 예정이다.
대회 관람과 워크숍 참석을 원하는 일반인은 홈페이지(http://www.ufcom.org)에서 관련 정보를 얻을 수 있다.
2013.11.07
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휴대용 음향카메라 개발
- 세계 3대 디자인 공모전 ‘레드 닷 디자인 어워드’ 수상 -
우리 학교 산업디자인학과 배석형 교수가 ㈜에스엠인스트루먼트 및 ㈜현대자동차와 공동으로 개발한 세계 최초의 ‘휴대용 음향카메라’가 세계 3대 디자인 공모전 중 하나인 레드 닷 디자인 어워드(Red Dot Design Award)의 제품디자인 부문 수상작으로 선정됐다.
자동차 운전자라면 한번쯤 원인을 알 수 없는 소음 때문에 골머리를 앓은 경험이 있을 것이다. 자동차를 비롯한 공업제품에서 비정상적인 소음이 발생하면 설계의 오류나 부품의 마모, 파손 등 다양한 문제가 있을 수 있는데 소음이 발생하는 위치를 사람의 청각으로 정확하게 찾아내기는 쉽지 않다.
이러한 상황에서 유용하게 쓰일 수 있는 장치가 음향카메라다. 열 감지 카메라가 온도의 분포를 색으로 표현하듯이 음향카메라는 마이크로폰 배열을 이용해 측정한 소리의 분포를 색으로 표현해 소음원의 위치를 보여준다.
하지만 기존의 음향카메라는 크고 무거울 뿐만 아니라 조립 및 설치 방법이 복잡하고 삼각대 위에 고정된 상태로만 사용할 수 있어 설치가 어려운 좁은 공간이나 자동차의 바닥면 등은 측정이 불가능한 경우가 많았다.
이번에 개발된 휴대용 음향카메라는 가로 39cm × 세로 38cm, 무게 1.78kg으로 크기와 무게가 기존 제품에 비해 각각 40%, 30%에 불과해 사용자가 자유롭게 들고 움직이면서 측정대상을 탐색할 수 있다.
다섯 가닥의 나선형으로 배치된 30개의 마이크로폰과 고해상도 카메라는 공업제품의 개발 및 수리 과정에서 중요한 350Hz~12kHz 주파수 대역의 소음의 분포를 이미지와 합성해 사용자에게 직관적으로 보여주며 동영상으로 저장할 수도 있다.
새로 개발된 제품은 기존의 제품과는 달리 일체형으로 측정에 앞서 마이크로폰을 조립하는 불편을 해소했다.
가운데 손잡이는 인체공학적으로 설계되어 사용자가 한 손으로도 음향카메라의 무게를 안정적으로 지탱할 수 있다. 또 받침대 역할을 하기도 하는 양 옆의 손잡이는 두 손을 이용해 다양한 방식으로 음향카메라를 잡을 수 있도록 설계되어 좁은 공간이나 바닥면 등도 사용자가 무리한 자세를 취하지 않고 측정할 수 있다.
현대자동차 남양연구소 이강덕 NVH 연구위원은 “지난 2월부터 휴대용 음향카메라를 신차 개발단계에서 다양하게 활용하고 있다”며 “한 손으로 들 수 있을 만큼 작고 가볍기 때문에 기존의 음향카메라로는 비추기 어려웠던 부분도 자유롭게 탐색할 수 있고 혼자서도 사용할 수 있어 작업 과정이 크게 향상됐다”고 말했다.
배석형 교수는 국제 디자인 공모전 수상과 관련해 “첨단 기술에 디자인 요소를 효과적으로 결합한 점을 인정받았다”며 “과학기술에 대한 수준 높은 이해가 가능한 KAIST 산업디자인학과의 역량을 보여준 좋은 사례”라고 말했다.
한편, 소음진동 전문기업 ㈜에스엠인스트루먼트는 지난 2006년 KAIST 창업보육센터에서 시작, 2년 만에 독자적인 기술력을 확보해 자립했으며 끊임없는 변화와 혁신을 통해 국가 소음진동 기술 발전에 기여하고 있다.
그림1. 레드 닷 디자인 어워드에서 수상한 휴대용 음향카메라 SeeSV-S205
그림2. 휴대용 음향카메라를 이용해 소음이 발생하는 위치를 찾는 모습
그림3. 휴대용 음향카메라를 이용해 자동차의 소음을 측정한 이미지
2013.04.04
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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
조회수 15208
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가구단위 실내 위치인식 기술 개발
한동수 교수
- 10m 이내로 위치 파악할 수 있어 구글 WPS(35~40m) 보다 월등히 우수 -- 기존에 설치된 무선랜 중계기를 사용해 적은 비용으로도 전 세계 구축 가능 -
GPS 신호가 도달하지 않는 실내 스마트 폰의 위치를 가구단위로 정확하게 알아내는 기술이 개발됐다. 이 기술이 상용화되면 실내에서 위급한 상황에 처해있는 사람의 위치를 추적하거나, 분실한 스마트 폰을 되찾는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
우리 학교 전산학과 한동수 교수 연구팀이 무선랜 신호정보를 이용해 실내에 있는 스마트 폰의 위치를 오차거리 10m 이내로 파악하는 기술을 개발했다.
이 기술은 실내에서 수집된 무선 랜 신호정보와 스마트 폰 사용자의 주소정보를 활용했다. 이미 설치된 무선 랜 신호 중계기를 이용하기 때문에 매우 적은 비용으로 전 세계를 대상으로 서비스를 제공할 수 있다.
통상적으로 스마트 폰을 잃어버렸을 경우 통신사에 문의하면 위치를 알려준다. 하지만 기지국을 통한 실내 위치인식은 500~700m 범위의 오차가 있기에 분실한 스마트 폰을 되찾기는 거의 불가능하다.
또 최근에는 주택가에 납치된 상황에서 경찰에 도움을 요청했으나 피해자의 위치를 곧바로 찾지 못해 살해당하는 안타까운 사건이 발생했다.
이러한 실내 위치인식에 대한 한계를 KAIST 한동수 교수 연구팀이 해결한 것이다.한동수 교수는 먼저 스마트 폰 사용자의 무선 랜 신호정보 특성을 파악하는 데 주력했다.
한 교수는 5명의 연구원을 대상으로 일주일간 스마트 폰에 기록된 무선 랜 신호 정보를 수집했다. 이들의 신호정보를 분석한 결과 가장 많은 시간 동안 집과 사무실에 있었다는 것을 확인했고, 신호정보의 특성을 분석해 집과 직장을 분류했다.
연구팀은 이 기술을 확인하기 위해 지난 7월부터 11월까지 5개월 동안 서울 인사동 민속촌, 대전 갤러리아 백화점 주변, 대전 어은동 아파트 단지, 대전 전민동 원룸 밀집지역 등 각각 특성이 다른 지역을 대상으로 위치추정 정확도를 측정했다.
그 결과 데이터를 수집한 양이 전체 가구 수의 50%를 넘어서면 10m 미만의 오차를 나타내, 도심 어느 환경에서나 가구단위로 정확하게 스마트 폰의 위치를 확인할 수 있었다. 게다가 실내에서는 몇 층에 있는지도 명확하게 구분됐다.
한동수 교수는 “도심에 설치된 수많은 무선 랜 중계기의 위치정보 없이도 스마트폰의 정확한 위치추정이 가능해졌다”며 “최근 구글이나 애플에서 개발한 WPS(Wi-Fi Positioning System)의 경우 35~40m의 오차를 좁히지 못하고 있어 이번에 개발된 기술이 월등히 우수하다”고 강조했다.
아울러 “스마트 폰 사용자의 집과 직장 주소 등의 개인정보가 필요한 만큼 보안에 대한 대비를 철저히 해야 할 것”이라며 “앞으로 위급한 상황에 대한 대처 등 스마트 폰 사용자에게 도움이 되는 일에 폭넓게 활용됐으면 좋겠다”고 덧붙였다.
그림1[대표도]. 실내위치인식 기술 활용 예
그림2. 무선 랜 기반 실내 위치인식 기술
- 스마트 폰 사용자의 무선 랜 신호정보를 수집한 뒤, 분류하고, 주소정보와 일치시켜 신호 DB를 구축한다.
- 스마트 폰 사용자의 위치를 분석하면 집 또는 직장에서 가장 많은 생활을 하며 이를 구분해 낼 수 있다.
2012.12.13
조회수 10802
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분자요리, 스마트폰 음악… ‘이색 강연’ 열린다
- KAIST 학생동아리 아이씨스츠, 이색 과학 대중강연 ‘플러스+’ 개최
- “융합의 현장? 직접 보여드립니다” 과학기술에 대한 ‘편견 타파’ 목적
화학적 원리를 이용해 신개념의 요리를 하고, 스마트폰으로 오케스트라 음악을 연주하는 보기 드문 광경이 KAIST 대강당에서 펼쳐진다.
우리 학교 학생동아리 아이씨스츠(ICISTS)가 오는 8월 8일 오후 4시에 KAIST 대강당에서 이색 과학 대중강연 ‘플러스+(PLUS+)’를 개최한다.
이번 행사에서는 레스토랑 ‘엘본 더 테이블’의 최현석 총괄셰프와 ‘카이스트 모바일 폰 오케스트라’를 이끌고 있는 여운승 문화기술대학원 교수가 각각 강연과 함께 시연을 한다.
국제학생컨퍼런스 ‘ICISTS-KAIST 2012’의 참가자들을 비롯해 KAIST 교수와 학생, 대덕연구단지 구성원, 대전지역 고등학생 등 시민 1000여 명은 이날 강연을 통해 과학기술과 예술의 ‘융합 현장’을 직접 목격하고 체험하는 뜻깊은 시간을 가질 전망이다.
첫 번째 연사로 나서는 최현석 총괄셰프는 서울 신사동에서 분자요리 전문 레스토랑을 운영하는 경력 20년의 요리사로, 지난해에는 세계적 권위의 레스토랑 랭킹인 ‘산펠레그리노 세계 50대 최고 레스토랑’의 패널로 선정되기도 했다.
최현석 총괄셰프는 이날 강연에서 직접 분자요리 시연을 선보일 예정이다. 분자요리란 식재료 자체와 조리 과정을 과학적으로 분석, 변형해 전에 없던 새로운 음식을 창조하는 것을 말한다. 계란처럼 보이는 망고주스나 김처럼 보이는 간장소스 등 다양한 형태의 이색 요리가 펼쳐지는 것이다. 식재료의 화학적 반응이 어떻게 요리에 응용되는지에 대한 최 총괄셰프의 설명도 곁들어진다. 이를 위해 KAIST 대강당에 배수·급수장비 등 조리시설이 설치되는 진풍경이 연출될 것으로 알려졌다.
이어서 강연자로 서는 여운승 교수는 스탠퍼드대에서 컴퓨터음악학 박사학위를 받고 현재 KAIST 문화기술대학원에서 후학을 양성하고 있다. 스마트폰이 막 보급되던 재작년 ‘카이스트 모바일 폰 오케스트라(KAMPO)’를 출범해, 현재까지 기술개발과 작곡, 연주회 등을 이끌어 왔다.
강연에서 여운승 교수는 제자들과 함께 직접 스마트폰 오케스트라 공연을 선보인다. 여 교수는 우리가 사용하는 스마트폰에 기본 탑재된 스피커와 마이크, 중력 센서와 나침반 등을 활용해 다양한 음색과 음정을 내도록 프로그램을 개발했다. 이 프로그램을 이용해 여러 연주자가 소리를 조율하면, 언제 어디서나 자작곡부터 교향곡까지 음악을 연주할 수 있다. 강연에서는 소리를 만들어내는 과정에 대해 여 교수의 해설도 들을 수 있다.
이색 대중강연 ‘플러스+’의 기획 총괄을 맡은 김지수 학생(KAIST 기계공학전공 2학년)은 “이번 공연을 통해 과학기술이 세간의 딱딱한 이미지에서 탈피하고, 요리와 음악 등 다양한 분야와 어우러질 때 새로운 가치와 뜻밖의 재미를 얻을 수 있다는 것을 대중들에게 보여드리고 싶다”라고 강연의 취지를 말했다.
강연은 오는 8월 8일 오후 4시부터 6시까지 진행되며, 헤드폰을 통해 영어로 동시통역된다. 고등학생 이상의 국민 누구나 무료로 참여할 수 있는 이번 과학강연의 참가신청은 icists.org의 공지사항을 참조하면 된다.
강연을 개최하는 KAIST 학생동아리 ‘아이씨스츠’의 최지수 조직위원장(KAIST 수리과학과 3학년)은 “흔히 과학과 일상생활은 연관이 없다고 생각하기 쉬운데, 이번 강연이 과학기술에 대한 편견을 깨고 실생활과 밀접하게 관계되어 있다는 것을 널리 전파하는 기회가 될 것으로 기대한다”라고 밝혔다.
한편, 이번 대중강연은 KAIST가 주최하는 국제학생컨퍼런스 ‘ICISTS-KAIST 2012’의 30여개 강연 중 하나로 대국민 이색강연의 형태로 열리는 것이다. 전 세계 11개국 51개 대학에서 300명이 참가하는 ICISTS-KAIST 2012는 ‘융합’을 주제로 오는 8월 6일부터 5일간 열린다.
첫째 날인 6일 10시 30분에 대전컨벤션센터에서 열리는 개회식에는 김도연 국가과학기술위원장이 기조연설자로 참석한다. 이 자리에서 김도연 위원장은 융합연구의 진흥을 위한 과학기술 국정정책의 중요성을 R&D 예산 분배의 관점에서 역설할 것으로 알려졌다.
2012.07.30
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