-
해킹 동아리 GoN, 국내·외 각종 대회 석권
우리 대학 정보보안 및 해킹 동아리 GoN이 국내·외 각종 대회를 석권했다.
GoN은 지난달 7일부터 이틀간 과학기술정보통신부 주최로 열린 국제해킹방어대회 '코드게이트 2022'에서 대학생부 1위를 차지해 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수상했다.
'코드게이트 2022'는 세계 최고의 화이트해커들이 실력을 겨루는 국제적인 해킹방어대회로 2008년 시작돼 올해로 14번째 대회를 맞았다. 이번 대회에는 일반부 48개국 2,647개 팀, 대학생부 국내 8개 대학 225개 팀, 주니어부 27개국 196명이 참가했다. GoN에서는 김동옥(전산학부 18), 민승기(화학과 17), 박창완(전기및전자공학부 17), 허현(전산학부 20) 학생이 팀을 이뤄 1박 2일간 경연을 펼쳤으며, 숭실대 '해군 해난구조전대' 팀과 고려대 'CyKor'팀이 각각 2위와 3위에 올랐다.
또한, 지난 10월 개최된 2022 암호분석경진대회에서도 일반부 대상을 차지하는 성과를 거뒀다.
암호분석경진대회는 암호분석 기술 발전 및 암호해독 분야의 우수 인재를 발굴하기 위해 국방암호특화연구센터가 주최하고 777사령부가 후원하는 대회로 고등학생부터 일반인까지 모두 참가할 수 있다. 올해 대회는 ▲ 대칭키 암호 ▲ 블록체인 ▲ 임베디드 시스템 상에서의 암호 최적화 ▲ 암호에 대한 부채널 공격 ▲ 해시 함수 ▲ 양자내성 암호 등의 분야가 문제로 출제되었다. GoN에서는 박창완(전기및전자공학부 17), 민승기(화학과 17), 최유빈(새내기과정학부 22), 이재웅(전산학부 20) 학생이 참가해 암호 최적화, 양자내성 암호 분야에서 우수한 성적을 거둬 국방부장관상인 대상과 상금 600만 원을 수상했다. 허현 GoN 회장은 "연이은 대회 입상으로 우리 동아리의 저력을 보여준 것 같아 기쁘고 뿌듯하다"라며, "앞으로도 활발하게 활동해 좋은 성과가 나올 수 있도록 노력하겠다"라고 소감을 전했다.
2022.12.05
조회수 2461
-
장호종 교수팀, 국제전자제품박람회(CES2023) 최고 혁신상 수상
우리 대학 IT융합연구소(소장 유회준) 융합센서팀 장호종 교수팀의 '인터렉티브 미러 기술'이 세계 최대 가전제품 전시회인 CES(The International Consumer Electronics Show) 2023의 스마트홈 부문에서 가장 큰 영예인 최고혁신상(Best of Innovation awards)을 수상했다. '인터렉티브 미러'는 장 교수팀이 스마트홈 전문 기업 ㈜이원오엠에스(대표 남형호)와 공동으로 연구개발한 기술로 거울과 디스플레이를 결합한 IoT (Internet of Things) 디바이스다.
스마트 홈 제어, 헬스케어 디바이스 연동, 정보 확인, 데이터 통합 관리, 뉴스·날씨 정보 확인, 음악·유튜브 감상 등 다양한 서비스를 제공하는 기술로 차세대 스마트 홈에 적용 될 혁신적인 디자인 및 선도적인 엔지니어링 기술을 인정 받았다.
또한, 레이더 센서와 광을 통한 방범과 방역 기술도 적용됐다. 레이더 센서를 활용해 침입자 유무 및 사용자의 활동량을 파악하고 인체에 무해한 LED405nm 살균할 수 있는 조명 시스템 및 별도의 음이온 발생장치를 탑재해 청결하고 쾌적한 실내 공간의 유지가 가능하게 설계됐다.
그 뿐만 아니라, AI 음성 제어 모듈을 적용하여 음성 명령으로 가정내의 조명과 전자기기들을 통합 관제 구동 할 수 있는 스마트 홈 허브를 구현했다.
장 교수는 2019년부터 최신 기술 분석 및 적용 가능 콘텐츠 현황에 대한 연구를 진행했으며, 기술 고돟하를 위한 초기 개발, 시장분석, 기술분석, 타겟 설정 등도 함께 수행했다. 장호종 교수는 "개발 된 플랫폼을 수면센서 및 환경센서 등 다양한 센서들과 결합해 유성구 1인가구 모니터링 시스템, 소방본부 특수종사자 관리시스템등과의 연계 연구를 진행할 예정으로, 인터렉티브 미러를 활용한 사회문제 해결 특화 플랫폼을 개발 하겠다" 라고 밝혔다.
2022.11.28
조회수 2037
-
차세대 대용량 데이터 처리용 컴퓨팅 구현을 위한 고신뢰성 인공 시냅스 트랜지스터 개발
우리 대학 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 부가적인 회로 없이 소자의 특성을 이용해 인공지능(AI)의 학습 정확도를 높이면서, 높은 내구성을 바탕으로 신뢰성 높은 반복 동작이 가능하도록 설계된, 인간 뇌의 신경전달물질을 모사한 고신뢰성 인공 *시냅스 트랜지스터를 개발했다고 16일 밝혔다.
☞ 시냅스 트랜지스터(Synapse Transistor): 신경 세포간 연결부인 시냅스를 모사하는 트랜지스터 소자로, 연결 강도를 의미하는 가중치(Weight)를 채널의 저항(또는 컨덕턴스)값으로 나타내 이전 단에서 다음 단으로 흐르는 전류의 양을 조절한다.
최 교수 연구팀은 기존 낸드 플래시 메모리에 사용되는 구조를 이용하면서도, 기존 낸드 플래시의 단점인 낮은 내구성을 개선하는 방법을 차용해, 안정적인 시냅스 역할을 할 수 있는 트랜지스터를 개발했다.
낸드 플래시 메모리는 높은 전압을 이용해, 소자의 구성 물질을 손상시키는 방법(FN 터널링)으로 데이터를 저장하는 반면, 연구팀이 개발한 소자는 낮은 전압으로도 동작해, 기존 플래시 메모리에 비해 높은 내구성과 신뢰성을 확보했다.
최 교수 연구팀이 개발한 소자는 많은 데이터를 하나의 소자에 넣을 뿐 아니라 안정적으로 저장이 가능해, 부가적인 회로 없이도, AI의 학습 정확도를 획기적으로 높일 수 있다. 이를 통하여, 뉴로모픽 반도체 칩의 소형화 및 전력 소모 감소의 기반이 될 것으로 기대된다. 또한, 높은 학습 정확도와 더불어, 높은 내구성을 바탕으로 뉴로모픽 시스템에서, 실시간 온라인 데이터 학습에 적합한 시냅스 소자로 활발히 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
전기및전자공학부 서석호, 김범진, 김동훈, 박승우 석사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 10월호에 출판됐다. (논문명 : The gate injection-based field-effect synapse transistor with linear conductance update for online training)
인공지능의 발전과 빅데이터 처리의 중요성이 대두되면서, 데이터 병목현상과 많은 에너지를 소모하는 현대의 폰 노이만 컴퓨팅 구조를 탈피하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중 '뉴로모픽 컴퓨팅'을 위한 하드웨어 기술은 우리 뇌의 계산 알고리즘을 모사해 대용량의 데이터를 낮은 전력으로 효율적으로 처리할 수 있어 차세대 지능형 하드웨어 시스템으로서 각광받고 있다. 기존 상용화된 구조의 메모리 소자뿐만 아니라, 멤리스터(Memristor)를 비롯해 다양한 차세대 메모리 소자들이 뉴로모픽 컴퓨팅 구현을 위해 끊임없이 연구되고 있다. 이 중 3단자(게이트, 소스, 드레인 전극) 형태의 시냅스 트랜지스터는 기존 상용화된 반도체 공정을 적용하기 쉽고, 데이터를 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
그러나 지금까지 주로 연구된 플래시 메모리 소자를 이용한 CTF(Charge Trap Flash) 구조의 시냅스 트랜지스터는 가중치를 변경하기 위해 높은 전압이 필요하며, 이로 인한 낮은 내구성, 비선형적인 가중치 변화라는 단점을 지닌다. 이는 전자가 이동할 때, 소자 구조상 존재하는 높은 에너지 장벽을 뚫고 지나가야 하는 것에서 기인한다. 이러한 낮은 내구성 및 비선형적 가중치 변화에 의한 낮은 학습 정확도 때문에 기존의 소자는 수천만 번 이상의 데이터를 쓰고 지우는 동작을 수행하기에 부적합해 실시간 온라인 학습에 적용하기에 어려움이 존재해왔다.
최신현 교수 연구팀은 이러한 한계점을 해결하기 위해 FN 터널링이 아닌, 열전자 방출 현상을 이용해, 전자를 게이트 전극에서 전하 저장층으로 이동시키는 방법으로 동작하는 소자를 고안했다. 이 방법은 전자가 높은 에너지 장벽을 뚫고 지나가는 것이 아닌, 낮은 에너지 장벽 위로 넘어서 이동하는 방법이므로, 낮은 전압을 이용하면서 이상적인 선형적 형태로 가중치를 업데이트할 수 있다. 또한, 장벽층을 손상시키지 않기 때문에 높은 내구성을 지니며, 2억 번 이상의 시냅스 업데이트 동작을 증명했다.
추가적으로, 연구팀은 제작한 열전자 방출 기반 시냅스 트랜지스터를 이용해 손글씨 숫자 이미지 데이터(MNIST, Modified National Institute of Standards and Technology database)를 학습한 후, 이를 바탕으로 무작위의 손글씨 이미지를 분류한 결과 약 93.17%의 높은 정확도를 달성했다.
제1 저자인 전기및전자공학부 서석호 석사과정은 "이번에 개발한 고신뢰성 인공 시냅스 트랜지스터는 선형적인 가중치 업데이트와 높은 내구성을 바탕으로 기존 시냅스 트랜지스터가 지닌 온라인 학습 한계에 대한 솔루션이 될 수 있음을 기대한다. 특히, 기존 CMOS 공정과 호환을 할 수 있고 가장 일반적인 트랜지스터인 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)과 구조 및 동작이 유사하므로 뉴로모픽 하드웨어 시스템에 적용하는데 다른 차세대 메모리 소자에 비해 실현 가능성이 보다 높을 것으로 생각된다ˮ며 "이 연구를 바탕으로 계속해서 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 신소자 기술 개발에 힘쓰고 싶다ˮ라고 말했다.
공동 제1 저자인 전기및전자공학부 박승우 석사과정은 “뉴로모픽의 관점뿐만 아니라, 기존 낸드 플래시의 낮은 내구성이라는 한계점을 개선하는 연구의 발판이 될 수 있을 것으로 기대된다”며 이 연구의 또 다른 의의를 제시했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단, 한국산업기술평가관리원, 나노종합기술원, 삼성미래육성사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.11.16
조회수 2229
-
악성 뇌종양 탐지 대식세포 발견 및 기능 규명
뇌에서 발생하는 악성 종양인 교모세포종은 미국에서만 매년 1만 명 이상의 환자가 발생하지만 최근 주목받는 면역치료제도 유의미한 효과를 보지 못한, 치료가 매우 어려운 암 중 하나다. 국내 연구진은 이러한 교모세포종에 대한 면역반응을 증가시키는 *대식세포와 그 작용 기전을 밝혀 새로운 면역치료법의 가능성을 열었다.
☞ 대식세포: 세포 찌꺼기, 이물질, 미생물, 암세포 등을 집어삼켜서 분해하는 식세포작용을 하는 백혈구의 한 유형
우리 대학 의과학대학원 이흥규 교수 연구팀이 교모세포종 내에서 항암 면역반응에 중요한 대식세포를 찾고, 이 세포가 *세포독성 T 세포를 활성화하고 *포식작용으로 암세포를 제거할 수 있다는 것을 발견했다고 4일 밝혔다.
☞ 세포독성 T 세포: 바이러스에 감염된 체세포나 종양 세포를 파괴하는, 흉선에서 유래한 림프구
☞ 포식작용: 세균이나 죽은 세포 등 체내의 이물질을 섭취하여 제거하는 작용
교모세포종 환자는 진단 후 평균 생존 기간이 8개월에 불과하며 5년 이상 생존율은 6.8%로 매우 낮은 수준이다. 종양 치료를 위한 활발한 연구로 면역관문 치료제 등 다양한 치료법이 개발돼 지난 30년간 전체 암 환자의 생존율이 20% 가까이 증가했지만, 교모세포종 환자의 생존율 증가는 2%에 그쳤다.
종양 내 면역세포의 상당수를 차지하는 대식세포는 일반적으로 종양을 제거하는 대신 종양 환경에 적응해 종양세포의 성장 및 전이를 돕고 다른 면역세포들의 활성 및 작용을 억제해 항암 면역반응을 감소시킨다고 알려져 있다. 최근 흑색종 등에서 큰 효과를 나타내는 면역관문 치료제가 교모세포종 치료에서는 효과가 거의 없다는 것이 보고됐는데, 그 이유 중 하나로 손꼽히는 것이 이러한 면역 억제성 대식세포의 과다한 유입이다. 하지만 최근 보고된 연구 결과들은 종양 내 대식세포는 매우 다양한 표현형을 나타내는 여러 대식세포 아형으로 나눌 수 있으며, 이 세포들이 면역관문 치료제 등이 효과를 나타내는 데에 중요하다고 밝혔다.
이 교수 연구팀은 미국 국립암연구소(National Cancer Institute, NCI)와 국립인간유전체연구소(National Human Genome Research Institute, NHGRI)에서 운영하는 암 유전체 아틀라스(The Cancer Genome Atlas, TCGA)에 공개된 교모세포종 환자의 유전자 발현을 비교해 교모세포종 내에서 항암 면역반응을 증가시키는 대식세포의 마커로 CD169 유전자를 발굴하고, 마우스 교모세포종 모델을 사용해 CD169 단백질을 발현하는 대식세포가 없으면 항암 면역반응이 감소해 마우스의 생존이 감소하는 것을 밝혔다.
특히 연구팀은 CD169를 발현하는 대식세포가 세포독성 T 세포의 종양 내 유입에 중요한 CXCL10과 같은 *케모카인을 증가시켜 활성화된 T 세포의 종양 내 유입을 증가시킨다는 것을 밝혔다. 또한, CD169는 이 대식세포의 마커일 뿐 아니라 암세포에 대한 포식작용을 증가시키는 기능을 하며, CD169로 인해 포식작용이 증가한 대식세포는 암세포 특이적인 세포독성 T 세포의 활성을 직접 증가시키는 것을 밝혔다.
☞ 케모카인(chemokine): 백혈구 유주작용, 활성화 작용을 하는 단백질
이 교수는 "이번 연구 결과는 교모세포종에 대한 항암 면역반응에 중요한 대식세포의 마커를 발굴한 것뿐만 아니라, 이들 대식세포가 항암 면역반응을 증가시키는 기전을 확인해 면역관문 치료제의 효과를 높이는 복합치료제 개발에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대한다ˮ고 밝혔다.
의과학대학원 연수연구원 김현진 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 10월 20일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명: Blood monocyte-derived CD169⁺ macrophages contribute to antitumor immunity against glioblastoma)
한편 이번 연구는 삼성미래기술육성재단 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
2022.11.04
조회수 2698
-
코어-쉘 나노입자의 원자 구조와 물성 규명 성공
우리 대학 물리학과 양용수 교수, 화학과 한상우 교수, 기계공학과 유승화 교수 공동연구팀이 한국기초과학지원연구원, 한국화학연구원과의 공동연구 및 미국 로런스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory), 영국 버밍엄 대학교(University of Birmingham)와의 국제 협력 연구를 통해 팔라듐-백금 코어-쉘 구조 나노입자의 3차원 계면구조와 그 특성을 규명했다고 3일 밝혔다.
코어-쉘(core-shell) 구조 나노입자는 서로 다른 물질로 이루어진 코어(알맹이)와 쉘(껍데기)이 맞붙은 형태로 합성된 나노물질이다. 코어와 쉘 간의 경계면에서 코어를 이루는 물질과 쉘을 이루는 물질 간의 원자 간격 차이로 인해 원자 구조의 변형이 일어나며, 이 변형을 제어함으로써 나노입자의 광학적, 자기적, 촉매적 성질들을 변화시킬 수 있다.
특히 수소연료전지 제작에 필수적으로 사용되는 촉매에 값비싼 백금이 주로 사용되는데, 코어-쉘 구조를 최적화할 수 있다면 훨씬 적은 양의 백금을 이용해 더욱 높은 성능의 촉매를 제작 가능하다는 점 때문에 많은 연구자의 관심을 끌고 있다. 하지만 지금까지의 코어-쉘 나노입자의 계면 연구들은 대부분 2차원 분석이나 앙상블-평균(ensemble-averaged) 분석을 통해 이루어져 쉘 내부에 묻힌 3차원적인 코어-쉘 경계면의 구조와 그에 따른 특성을 정확히 파악하기 어려웠다는 한계가 있다.
연구팀은 자체 개발한 원자 분해능 전자토모그래피 기술을 이용해 팔라듐과 백금으로 이루어진 코어-쉘 구조 나노입자의 3차원 계면 원자 구조를 최초로 규명했다. 병원에서 인체 내부의 3차원적인 구조를 엑스레이 CT를 이용해 측정하는 것과 마찬가지로, 전자토모그래피는 투과전자현미경을 이용해 물질에 대한 초고분해능 CT를 촬영하는 기술이라고 볼 수 있다. 이는 다양한 각도에서 물질의 2차원적인 투과전자현미경 이미지들을 얻고, 이로부터 3차원적인 구조 정보를 재구성해내는 방식으로 작동한다. 연구팀은 전자토모그래피의 3차원 분해능을 끌어올려 물질 내부의 원자들을 하나하나 관찰 가능한 수준으로 재구성하고, 코어-쉘의 3차원 원자 구조를 약 24pm(피코미터)의 정밀도로 규명했다. 1pm(피코미터)는 1미터의 1조 분의 일에 해당하는 단위로, 24pm는 수소 원자 반지름의 약 1/2 정도에 해당하는 매우 높은 정밀도다.
얻어진 구조를 통해 연구팀은 나노입자 내부의 코어-쉘 경계면의 구조를 단일 원자 단위로 파악할 수 있었고, 계면구조로부터 파생되는 원자들의 변위와 구조 변형에 대한 단일 원자 수준의 3차원적인 지도를 작성해 정량적으로 해석했다. 이를 통해 팔라듐-백금의 코어-쉘 나노입자 표면에 분포하는 각각의 원자들의 촉매 활성도를 규명했으며, 적절한 변형이 가해질 경우 촉매 활성도를 크게 높일 수 있음을 밝혔다.
물리학과 조혜성 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 10월 10일 字 게재됐다. (논문명 : Direct strain correlations at the single-atom level in three-dimensional core-shell interface structures)
연구팀은 얻어진 3차원적 원자 변위와 구조 변형 지도에서 푸아송 효과(Poisson effect)로 알려진 탄성체 성질이 코어-쉘 나노입자 전체뿐만 아니라 단일 원자 수준에서도 일어난다는 것을 발견했다. 연구팀은 또한 이론적으로만 예측돼왔던 계면과 표면에서의 구조 변형도에 대한 상관성을 실험적으로 확인하고 이를 정량적으로 해석했다. 이러한 구조의 변형이 나노입자 전체에서 비슷하게 분포하는 것이 아니라 나노입자의 모양에 따라 위치별로 다르게 나타날 수 있음을 밝혔으며, 이러한 실험적인 발견은 분자 정역학(molecular statics) 시뮬레이션을 통해 이론적으로도 재확인됐다.
특히, 실험적으로 얻어진 3차원적인 원자 구조 정보는 양자역학적 계산을 통해 실제 물질의 물성과 직접적으로 연관될 수 있다는 점에서 그 의의가 크다. 이번 연구에서는 표면에서의 구조 변형도를 밀도범함수이론(density functional theory)의 양자역학적 계산 결과와 대응시킴으로써 표면에서의 촉매 활성도를 나타내는 표면의 산소 환원 반응(oxygen reduction reaction)을 각각의 표면 원자에 대해 계산했고, 이는 코어-쉘 구조와 촉매 특성 간의 관계를 단일 원자 수준에서 규명한 최초의 사례다.
연구를 주도한 양용수 교수는 "이번 연구는 그동안 2차원적인 분석, 또는 낮은 분해능에 국한되어 온 코어-쉘 구조 연구에서 벗어나 원자 하나하나까지 3차원적으로 들여다본다는 완전히 새로운 시각을 제시한다ˮ며 "이는 결과적으로 각각의 원자를 제어하는 사전적 설계를 통해 물질의 촉매 특성뿐만 아니라 구조와 연관된 모든 물성을 원하는 대로 최적화할 가능성을 보여준다ˮ라고 연구의 의의를 설명했다.
한편 이번 연구는 삼성미래기술육성재단 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.11.03
조회수 2732
-
2022 스페이스 로보틱스 국제워크숍 개최
우리 대학 항공우주공학과와 전자·전기공학부가 11월 9일(수) 기계공학동 공동강의실(N7 #1501)에서 '2022 스페이스 로보틱스 국제워크숍'을 개최한다.
뉴스페이스 시대의 도래와 함께 우주개발 주도권을 확보하기 위한 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 그에 따라 인공위성 유지 보수부터 미개척 행성 탐사, 자원 채굴까지 미래 우주 임무는 점점 다양해지고 고도화될 것으로 예측되며, 위험한 환경에서 인간을 대신하여 다양한 임무를 수행할 수 있는 로보틱스 기술의 중요성은 더욱 급격히 증가할 것으로 전망된다.
이번 워크샵은 스페이스 로보틱스 분야를 선도하고 있는 DLR Robotics Institute의 소장 알린 알부 셰퍼(Alin Albu Schaeffer) 박사, NASA AMES 연구 센터의 테리 펑(Terry Fong) 박사를 비롯하여 10명의 국내외 연사가 참여한다. 스페이스 로보틱스 연구 발표를 중심으로 최신 기술 동향 전파 및 기술교류의 장을 마련하고, 국제적 기술교류 네트워크를 통해 관련 분야 연구인력 확산 및 학문적인 연구 분위기 조성하는 계기를 마련할 예정이다.
이대영 KAIST 항공우주공학과 교수는 "이제 국내에서도 스페이스 로보틱스 기술에 관한 관심이 점점 높아지고 있는 상황"이라고 강조했다. 또한, 김민준 KAIST 전자및전기공학부 교수도 "국내 스페이스 로보틱스 분야 연구원들이 최신 기술 및 활용에 관한 폭넓은 지식을 얻고 글로벌 네트워크를 구축하는 좋은 기회가 될 것"이라고 말했다.
이번 워크숍은 2022년도 KAIST-DLR 스페이스 로보틱스 R&D 국제 네트워크 구축 사업의 일환으로 KAIST BK21 FOUR 사업단, KAIST Institute for Robotics의 후원을 받아 진행된다. 자세한 내용 및 프로그램은 항공우주공학과 홈페이지(https://ae.kaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다. 문의: 항공우주공학과 이대영 교수(ae_dylee@kaist.ac.kr) / 이창훈 선임행정원 (h153214@kaist.ac.kr, +82-42-350-3708)
2022.11.01
조회수 1847
-
전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀, Nature Communications Editor's highlight 선정
전기및전자공학부 박시온 연구원, 정학천 연구원, 박종용 연구원 및 최신현 교수는 점진적 산소 농도를 갖는 금속산화물 층을 활용하여 우리 뇌의 뉴런 세포의 동작을 모사하는 고 신뢰성 차세대 저항 변화 소자(멤리스터) 어레이를 개발 하였으며, 올해 Nature Communications에 출판됐다.
위 연구는 최근 Nature Communications의 Editor's highlight 논문에 선정됨에 이어, Featured Image로 선정되어 홈페이지 메인을 장식했다.
관련 링크 : https://www.nature.com/ncomms/
또한 본 연구는 2022 가을 KAIST 공과대학 breakthrough 연구성과로 소개된 바 있다.
(논문명 : Experimental demonstration of highly reliable dynamic memristor for artificial neuron and neuromorphic computing)
이번 연구는 삼성미래육성사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.10.31
조회수 2011
-
기존 불소계 전해질 대체할 고성능 비불소계 전해질 개발
우리 대학 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀이 포항공과대학교 조창신 교수 연구팀과 공동연구를 통해 장수명 소듐(나트륨) 금속 음극 및 고출력 해수 전지를 위한 비불소계 전해질을 개발했다고 28일 밝혔다.
불소(F)는 전지의 전기화학적 성능을 향상시키는데 크게 기여하여 현재 상용화된 리튬-이온 전지 외에도 다양한 차세대 전지 전해질의 필수 요소로 자리매김하고 있다. 다만, 비싼 가격, 인체 및 환경에 유해하며 강한 독성이라는 문제점을 가져 이를 대체할 비불소계 전해질 (F-free electrolyte) 개발이 필수적이다.
이 교수 연구팀은 기존 불소계 전해질을 대체할 수 있는 비불소계 전해질을 설계해 매우 뛰어난 가격 경쟁력과 불소계 전해질의 전기화학적 성능을 상회하는 전기화학적 성능을 달성했다.
생명화학공학과 김진욱 박사과정, 김지오 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `에너지 인바이론멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)' 10월 10권 15호에 출판됐으며, 후면 표지논문(outside back cover)로 선정됐다. (논문명 : Designing Fluorine-Free Electrolytes for Stable Sodium Metal Anodes and High-Power Seawater Batteries via SEI reconstruction)
소듐 금속 음극은 기존 리튬 이온 전지의 흑연 음극을 대체할 수 있는 높은 이론적 용량과(흑연: 372 mAh g-1, 소듐 금속: 1,166 mAh g-1) 리튬에 비해 매우 높은 지각 내 존재비로 인해(리튬: 0.002%, 소듐: 2%) 각광받고 있는 차세대 음극 소재 중 하나다.
하지만 소듐 금속 음극은 매우 강한 화학적, 전기화학적 반응성 때문에 지속적으로 유기 전해액과 반응해 소듐 표면에 불균일하고 두꺼운 고체-전해질 계면을 형성하고, 이는 충전 과정에 소듐 금속의 수지상 성장(나뭇가지 모양 성장)을 일으킨다. 소듐 금속의 수지상 성장은 고체-전해질 계면을 파괴해 새로운 소듐 금속을 유기 전해액에 노출시키고 추가적인 전해질 분해를 일으키며, 낮은 쿨롱 효율, 전지 단락 등을 발생시켜 전지 구동에 치명적이다.
기존 불소계 전해질은 소듐 금속 표면에 불화 소듐을(NaF) 형성해 앞서 언급한 소듐 금속의 수지상 성장을 억제한다. 불화 소듐은 강한 기계적 성질로 인해 소듐 금속의 수지상 성장을 물리적으로 억제할 수 있음이 널리 알려져 있으나 불소계 전해질의 높은 가격, 불산(HF) 부산물 형성 등의 치명적인 문제점이 수반된다.
연구팀은 수소화 소듐(NaH)이 불화 소듐을 대체할 수 있다는 최근 연구 보고에 착안해 수소화붕소 소듐(NaBH4) 염을 이써 (ether, C-O-C 결합을 포함) 계열 유기용매에 녹인 전해질을 설계했다. 수소화붕소 소듐은 환원제의 일종으로 유, 무기 합성이 필요한 산업계에서 널리 사용되는 물질이다. 따라서, 같은 부피의 불소계 전해질을 제작하는 것에 비해 5~10% 정도의 비용만이 소요돼 큰 가격 경쟁력을 가진다.
연구팀은 비행시간형 이차이온 질량 분석을 통해(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, TOF-SIMS) 수소화붕소 소듐 기반의 전해질이 수소화 소듐이 우세한 고체-전해질 계면을 형성함을 밝혔다.
또한, 산화된 소듐 금속을 수소화붕소 소듐에 장시간 담가뒀을 때, 산화막이 점차 수소화 소듐으로 전환되는 것을 비행시간형 이차이온 질량 분석을 통해 확인했으며, 온라인 전기화학 질량 분석(Online Electrochemical Mass Spectrometry)을 통해, 수소화붕소 소듐 전해질을 이용해 전지 제작 후 8시간 정도의 휴지기에 수소 기체가 형성되는 것을 확인했다.
결론적으로, 소듐 금속은 산화하려는 성질이 강해 표면에 불가피하게 산화막을 형성하는데, 수소화붕소 소듐은 환원성이 강해 표면 산화막을 환원시킬 수 있다. 소듐의 표면 산화막이 환원되면서 수소 기체가 발생함과 동시에 다시 소듐 금속과 반응해 수소화 소듐이 생성되며 연구팀은 이를 `고체-전해질 계면 재건 현상'이라고 명명했다.
이를 통해, 수소화붕소 소듐 기반의 전해질은 소듐-소듐 대칭전지에서 600 사이클, 소듐-알루미늄 반쪽 전지에서 99.67%의 쿨롱 효율을 보여 불소계 전해질에 비해 매우 우수한 전기화학적 성능을 제공했다.
더 나아가, 연구팀은 수소화붕소 소듐 기반 전해질을 해수 전지에 적용했다. 높은 전류밀도인 1 mA cm-2에서 기존 불소계 전해질은 35회 정도의 수명 특성을 보인 반면, 수소화붕소 소듐 기반 전해질은 150회 이상의 장수명 특성을 달성했다. 마찬가지로, 기존 불소계 전해질의 출력밀도는 2.27 mW cm-2 에 그친 반면, 수소화붕소 소듐 기반 전해질의 출력밀도는 2.82 mW cm-2로 큰 차이를 보였다.
연구팀이 개발한 수소화붕소 소듐 기반의 전해질은 비용 절감, 수명 특성 향상을 통해 해수전지의 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
제1 저자인 김진욱 박사과정은 "기존 소듐 전해질의 필수 원소였던 불소 없이도 불소계 전해질의 성능을 상회하는 전해질을 개발한 것은 큰 의미가 있다ˮ 라며 "앞으로 비불소계 소듐 전해질과 그에 따른 고체-전해질 계면에 관한 연구가 활발해질 것으로 판단된다ˮ 라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 한국전력 사외공모 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2022.10.31
조회수 2435
-
![KAIST-NYU[뉴욕대] 디지털 거버넌스 포럼 개최 이미지](/Upload/news/newsmst/20221026132130_00xulo3wa7n0u4jcb60v7reimr2c5y.jpg)
KAIST-NYU[뉴욕대] 디지털 거버넌스 포럼 개최
KAIST가 오는 28일 오전 한국프레스센터에서 'KAIST-NYU 디지털 거버넌스 포럼'을 개최한다. 이번 포럼은 지난 9월 미국 현지에서 뉴욕대학교(이하 NYU) 주최로 열린 '디지털 비전포럼' 취지를 이어가며, 이와 더불어 뉴욕에서 'KAIST-NYU Joint Campus 현판전달식'을 공개한 이후 대중과 함께하는 첫 번째 공식 행사다.이번 포럼은 디지털 전환의 시기를 맞아 글로벌 난제 해결을 위한 국제연대의 장을 만들고, 새로운 거버넌스를 모색하자는 양교의 공감대를 바탕으로 추진되었다.디지털 혁신기술은 경제·산업적 편익과 동시에 디지털 격차를 가속하는 등 정치‧사회 및 윤리적 위험을 동반할 것으로 전망되고 있다. 특히 전 세계적인 디지털 전환(digital transformation)의 시기에 기술국가주의를 바탕으로 한 디지털·AI 패권 경쟁이 불붙으며, 디지털 혁신과 자유의 가치가 공존하는 글로벌 거버넌스 체계의 중요성이 대두되고 있다. KAIST는 NYU와 함께하는 이번 포럼을 통해 우리 사회의 다양한 이해당사자들을 포괄하는 미래 디지털 협력의 비전을 구체화할 예정이다. 이를 위해, 이광형 KAIST 총장이 기조 연사로 참여하고 앤드류 해밀턴(Andrew Hamilton) NYU 총장도 영상으로 연설한다. 또한, 과학기술 윤리 분야의 세계적인 석학인 매튜 리아오(Matthew Liao) NYU 교수와 제이슨 알폴드(Jason Allford) 세계은행(World Bank) 한국사무소 소장이 주제 발표한다. KAIST에서는 박경렬 과학기술정책대학원 교수와 김소영 4차산업혁명정책센터장의 주제발표자로 나서며, 이동만 공대학장을 좌장으로 한 디지털 전환기 거버넌스에 대한 패널토론이 진행될 예정이다. 먼저, 매튜 리아오 NYU 교수는 '인공지능과 윤리: 보다 안정적인 규범체계를 위해'를 주제로 인공지능의 기술발전에 따른 다양한 윤리적 이슈를 설명하면서 기술과 사회윤리가 조화할 수 있는 규범체계를 제안한다.
제이슨 알포드 세계은행 한국사무소 소장은 '디지털 거버넌스와 글로벌 발전 전략'이라는 제목으로 디지털 시대를 맞은 정부의 변화하는 역할을 투명성과 정부 효율성 관점에서 정리한다. 또한, 국제기구의 다양한 디지털 혁신 사례를 통한 글로벌 발전 전략을 설명할 예정이다.
박경렬 KAIST 과학기술정책대학원 교수는 '보다 포용적인 디지털 전환을 위해'라는 주제로 새로운 디지털 거버넌스의 핵심은 혁신기술뿐 아니라 국내·외 다양한 이해당사자의 참여와 조화라는 점을 강조한다. 이를 통해, 평면적인 '테크놀로지 지정학'을 넘어서 디지털 전환에 바탕을 둔 입체적 국제연대의 중요성을 제기할 계획이다.
김소영 KAIST 4차산업혁명정책센터장은 '디지털 플랫폼 정부와 거버넌스, 한국의 사례'를 주제로 현 정부의 디지털 플랫폼 전략에 대해 논하고 기존의 정부 거버넌스를 뛰어넘는 선도적인 디지털 전환 전략의 필요성을 강조한다.
뉴욕시 에드워드 머멜스타인(Edward Mermelstein) 국제관계 청장은 "이번에 한국에서 KAIST 주최로 열리는 협력적 거버넌스 구상에 뉴욕시도 적극적으로 지원할 것이며, 논의가 진전되면 '공공선을 위한 디지털화(Digitization for Good)'와 같은 국제조직을 함께 구상하고 협의해나갈 것"이라며 적극적인 협력 의사와 기대감을 피력했다.
앤드류 해밀턴(Andrew Hamilton) NYU 총장은 "NYU가 오랜 전통으로 이어온 국제협력에 대한 노력은 사람과 아이디어의 자유로운 이동에 근간을 두고 있으며, NYU는 KAIST와의 파트너십을 매우 크게 기대하고 있다"라며, "두 학교가 공동 개최하는 포럼에서 논의될 데이터 주도적 소프트웨어, AI, 그리고 소셜 네트워크에 관한 화제들은 새롭고 유망한 통찰력으로 이어질 것이라고 확신한다"라고 전했다. 이광형 KAIST 총장은 "다양한 사회·경제적 가치를 창출할 수 있는 매개체로 디지털 기술, 정부 플랫폼, 공공데이터 등이 주목받는 시점에서 NYU와 협력해 새로운 시대의 변화를 가늠할 수 있는 자리를 마련한 것을 뜻깊게 생각한다"라고 전했다. 이어, 이 총장은 "조인트캠퍼스로 국경을 뛰어넘는 혁신적인 협력을 선도하고 있는 KAIST와 NYU가 힘을 모은 이번 포럼은 정부, 기업, 시민사회, 학계, 국제기구를 포함한 협력적 거버넌스의 미래를 함께 구상해보는 좋은 기회가 될 것"이라고 기대감을 밝혔다.한편, ‘KAIST-NYU 디지털 거버넌스 포럼’은 KAIST 공식 유튜브 채널에서 28일 오전 9시 30분부터 한·영 동시통역으로 생중계되며 누구나 시청할 수 있다.
2022.10.26
조회수 2384
-
기계공학과 정원호 연구원(지도교수 박용화), IEEE 산업전자공학회 학술대회 젊은 과학자 상 수상
우리 대학 기계공학과 인간-기계 상호작용 연구실(지도교수: 박용화) 정원호 연구원이 2022년 브뤼셀 (벨기에)에서 개최된 제48회 IEEE 산업전자공학회 학술대회(48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, IECON 2022)에서 젊은 과학자 상(Young Professionals Award)을 수상했다.
본 젊은 과학자 상(Young Professionals Award)은 IEEE 산업전자공학회 학술대회에서 IECON 2022의 발표 논문(1,000여 편) 중 44인의 젊은 연구자를 선발했고, 현장 발표심사를 거쳐 우수자 5인을 선발했고, 그 중 정원호 연구원이 최우수자로 선정됐다. 상패와 함께 2,000 달러의 상금이 수여됐다.
수상에 핵심적인 평가가 되었던 논문은 전류신호를 이용하여 비접촉식으로 모터 권선 결함을 탐지하는 방법을 제안하는 내용이다. 본 논문은 전류 신호의 결함 특징을 추출하기 위해, 희소 사전 학습 기반 전류 이미지화(sparse dictionary learning)와 딥러닝을 활용한 모터 고장진단 기법을 개발했다. 제안된 이미지화 기법은 모터 작동 조건 (예: 부하조건, 모터 용량, 노이즈 등)에 상관 없이 하나의 지표로 고장 진단이 가능하고, 이미지화 기법을 통해 진단 근거를 구체화하면서 진단 정확도를 높이는 장점이 있다. 해당 연구는 기존 고가의 진동센서를 대신해, 비접촉식으로 측정하는 저가형 전류센서를 사용했고, 정상데이터 기반 학습 방법을 이용하여, 고장데이터 없이 고장 분류를 진행한다. 제안된 방법은 노이즈가 심하거나 다양한 작동조건으로 운용되는 모터를 보유하고 있는 현장에서, 비용성 및 효율성 측면에서 높은 활용이 있을 것이라 기대된다.
IEEE 산업전자공학회(Industrial Electronics Society)는 산업전자공학 분야에서 가장 역사가 깊고, 전세계 100개국이 넘는 나라로부터 10,000명 이상의 회원을 보유한 학술단체이며, 그 중 IECON 국제학회는 산업전자공학 분야의 최대 학술 행사다.
2022.10.25
조회수 2256
-
카이캐치(KaiCatch), 악성 동영상 위변조 탐지 기술 개발
우리 대학 전산학부 이흥규 명예교수 연구팀이 KAIST 창업기업인 ㈜디지탈이노텍의 후원으로 악성 위변조에 활용되는 프레임 업 변환, 보간법에 의해 생성된 프레임, 영상내 위변조 영역 등을 탐지하는 동영상 위변조 탐지 기술을 개발했다.
위변조 분야 최상위 저명 논문지인 Forensic Science International 11월호에 논문으로도 발표했다.
CCTV의 대량 보급과 함께 동영상은 수많은 분쟁시 주요 증거물로 사용되고 있다. 그러나 동영상에 대한 편집 도구 기술과 인공지능 기술 발전과 함께 동영상의 편집, 프레임 삭제 및 추가 등의 위변조를 포함하여 프레임 업 변환 이라는 기술을 사용하여 위변조 동영상을 고품질 영상으로 변환함으로써 위변조 동영상을 원본과 유사하게 변환함으로써 위변조 탐지를 더욱 어렵게 하는 악성 변조 기술 등도 등장하고 있다.
이번 연구에서는 동영상내 특정 영역들의 편집 변조를 포함하여 프레임 추가, 삭제, 프레임률 변환 탐지를 포함하여 공간정보와 시간정보를 연속적으로 활용하는 프레임-업 변환을 탐지하기 위해 프레임-업 특징들을 추출하는 4개 유형의 네트워크블럭들과 보팅(voting) 기능을 채택한 프레임-업 탐지 뉴럴 네트워크를 제시하였다.
개발된 기술은 특히 동영상의 극히 작은 영역들의 정보를 사용하여 무결성 여부를 판독하기 때문에 동영상 위변조 탐지를 고속으로 수행할 수 있어 기존 기술들과 비교하여 기술의 유용성과 실용성이 매우 뛰어나다.
이번 연구는 KAIST 윤민석 박사, ㈜네이버웹튠AI의 남승훈 박사 등이 참여하였으며 KAIST에서 위변조를 잡아낸다는 의미인 카이캐치(KaiCatch) 위변조 탐지 소프트웨어 기능을 동영상으로도 크게 확장 했다는 점에서 그 의미가 있다.
개발된 기술은 영상 위변조 분야 최상위 저명 논문지인 Forensic Science International 2022년 11월호(Vol 340)에 ‘Frame-rate Up-conversion Detection based on Convolutional Neural Network for Learning Spatiotemporal Features’ 논문으로 발표 되었다. 본 연구는 한국연구재단 창의도전연구기반지원사업과 KAIST 창업기업인 ㈜디지탈이노텍의 후원으로 수행하였다.
2022.10.20
조회수 2429
-
건설및환경공학과 3팀, 2022 EDISON 도시환경 SW 활용 경진대회 수상
우리 대학 건설및환경공학과 블리자드&올라프 외 2팀이 2022 EIDSON 도시환경 SW 활용 경진대회에서 각각 대상, 특별상, 장려상을 수상했다.
EIDSON 도시환경 SW 활용 경진대회는 계산과학공학 SW 웹 플랫폼인 EDISON(https://www.edison.re.kr/)의 소프트웨어를 활용하여 대학(원)생들의 도시환경 분야에 대한 연구 활동을 촉진 시키고 관련된 인재를 양성하기 위한 경진대회이다.
EIDSON SW 활용 경진대회는 지난 2012년부터 도시 환경 뿐만 아니라 다양한 분야에 걸쳐서 개최되고 있으며, 올해 2022년 대회에서는 과학기술정보통신부 장관상, 한국연구재단 이사장상을 비롯한 7개의 상을 우수 논문을 작성한 팀에게 수여했다.
우리 대학 건설및환경공학과 블리자드&올라프 팀의 노소정, 이하경 학생은 EDISON 앱의 Building Generator 기능을 활용한 서울시 젠트리피케이션 후보지 추천 시스템 구축 연구로 성과를 인정받아 대상을 수상하였다. 박철옹 팀의 박철웅, 오민석 학생은 EDISON 앱을 활용한 도시 네트워크 분석 결과를 이용한 마이크로 모빌리티의 이동량 예측 연구로 그 학업적 기여를 인정받아 선정되었다. 에.대.슨. 팀의 이소정, 최준용 학생은 EDISON Network Extractor 앱과 SUMO 시뮬레이터를 활용하여 자율주행 자동차의 주행 환경에 따른 교통 시뮬레이션 결과 비교 연구로 장려상을 수상하였다.
노소정, 이하경 학생은 서울시의 비상업지역이 상업화되는 젠트리피케이션 현상에 주목하여 서울시의 비상업지역 골목상권 중 추후 발달상권으로의 위계 상승이 예상되고, 상업화에 따른 부동산 개발 수익이 기대되는 투자지 후보 상권을 도출하고자 하였다. 서울시 발달상권 중 용도지역이 비상업지역이면서 상권 특성 및 토지이용에서 대표성을 띠는 상권들을 벤치마크로 설정하였다. 이들의 상권 특성 변수 데이터를 구축한 뒤 서울시 전체 골목상권들과 Collaborative Filtering 유사도 분석을 진행하여 벤치마크의 발달상권과 유사한 골목상권들을 도출하였다. EDISON 앱의 Building Generator 기능을 활용하여 상권의 토지이용에서 개발할 수 있는 건축 연면적과 실제 상권의 총건축물 연면적을 비교, 신규로 개발 가능한 유휴 개발 면적을 산출하여 투자 후보 상권들을 선정하였다. 해당 상권의 매출 추이 및 현황을 검토를 통해 연구 분석 결과가 유의미함을 확인하였다. 본 연구는 상업 부동산 투자자뿐만 아니라 창업자의 상권 입지 분석이나 도시재생계획을 수립하는 지자체 및 공공기관 등 다양한 이해관계자들에게 상권의 변화와 성장을 예측할 수 있는 모델로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
박철웅, 오민석 학생은 도시 네트워크 분석을 활용하여 도시 공간 내의 마이크로 모빌리티 이동량을 예측하는 프레임워크를 제시하였다. 전동킥보드의 사용자 이용 행태를 통해 도시 공간 내에 마이크로 모빌리티의 수요가 높게 나타날 수 있는 공간적 특성 (대중교통, 대학교 등) 을 규정하였고, 이러한 도시 공간적 특성을 중심으로 중심성이 높아 이동량이 많을 것으로 예상되는 도로를 EDISON 네트워크 분석 앱을 통해 도출하여 마이크로 모빌리티 이동량 예측을 가능하게 하였다. 이에 더 나아가 예측된 결과와 도시 공간의 물리, 환경적 특성을 고려하여 보다 안전한 마이크로 모빌리티 운행을 위한 도시 서비스 및 인프라를 제시하였다. 본 연구는 급증하는 마이크로 모빌리티의 도시 공간 기반에 기반한 수요 예측과 안전한 운행 인프라를 구축하는 데에 기여할 것으로 기대된다.
이소정, 최준용 학생은 도로의 형태와 용량에 따라 자율주행 자동차의 효용이 달라질 것이라는 가설을 세우고, 이를 검증하는 연구를 수행하였다. 도로의 형태를 기준으로 각각 도심과 교외의 특징을 가진 지역을 평가 및 선별하고, 선별된 지역에 자율주행 정책 별로 교통량을 발생시켜 주행 행태를 시뮬레이션하였다. 이 발표는 EDISON 앱과 오픈소스 시뮬레이터의 연계 활용으로 기대를 받았으며, 자율주행 자동차의 상용화를 위한 도시 공간 연구로도 주목을 받았다. 연구진은 보다 광범위하고 다양한 도시를 대상으로 시뮬레이션이 추가로 수행된다면, 우리나라의 도로 형태를 고려한 주행 정책의 발전에도 도움이 될 것이라 기대했다.
KAIST 스마트시티연구센터 센터장 김영철 교수는 스마트도시를 구현하는데 중요한 핵심 기술인 데이터기반 도시 분석 및 설계 연구를 KAIST 도시설계연구실에서 지속한 결과로 이와 같은 수상을 할 수 있었다고 설명하였다. 특히 EDISON의 도시환경 SW 웹플렛폼은 도시 환경 분야의 데이터를 취득하고 분석하는 다양한 온라인 앱을 제공하여 도시 분석 연구에 활용할 수 있다고 한다. 앞으로 스마트시티 분야를 이끌어갈 미래의 우수한 인재들이 더 많은 데이터 기반 도시 연구에 참여하길 기대한다고 소감을 밝혔다.
2022.10.14
조회수 2180