< (왼쪽부터) 우리 대학 박성준 교수, 고려대학교 천성우 교수, 한양대학교 김종석 박사 >
우리 대학 바이오및뇌공학과 박성준 교수 연구팀이 고려대학교 천성우 교수, 한양대학교 김종석 박사 공동 연구팀과 함께 인간 피부-신경 모사형 인공 감각 인터페이스 시스템을 개발했다고 12일 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 `네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 2021년 6월 3일 字로 출판됐다. (논문명: Artificial Neural Tactile Sensing System)
가상/증강 현실, 메타버스, 화상 환자를 위한 인공피부, 로봇형 의수/의족 등에 사용될 수 있는 인공 감각 시스템은, 구현해야 할 원리와 그 시스템의 복잡성 때문에 실제 감각기관처럼 만들기 어려운 상황이었다. 특히 사람은 다양한 유형의 촉각 수용기를 통해 (압력, 진동 등) 정보를 조합하여 촉각을 감지하므로, 완벽한 인공 감각 시스템의 구현은 더욱 어려울 수 밖에 없다.
연구팀은 문제 해결을 위해 나노입자 기반의 복합 촉각 센서를 제작하고, 이를 실제 신경 패턴에 기반한 신호 변환 시스템과 연결하는 방법을 사용하였다. 이 두 가지 기술의 조합을 통해 연구팀은 인간의 촉각 인식 프로세스를 최대로 모방하는 인공 감각 인터페이스 시스템을 구현하는데 성공했다.
연구팀은 우선 압전재료 및 압전 저항성 재료의 조합으로 이루어진 전자 피부를 제작했다. 이 센서는 나노입자의 적절한 조합을 통해 피부 내의 압력을 감지하는 늦은 순응 기계적 수용기(SA mechanoreceptor)와 진동을 감지하는 빠른 순응 기계적 수용기(FA mechanoreceptor)를 동시에 모사할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 해당 센서를 통해 생성된 전위는, 연구팀이 제작한 회로 시스템을 통해 실제 감각 신호와 같은 형태의 패턴으로 변환된다. 이때 생체 내 상황을 최대한 모사하기 위해, 실제 감각신경을 추출, 다양한 감각에 의한 신호를 측정하여 함수화하는 방법이 사용됐다.
해당 시스템을 동물 모델에 적용한 결과, 연구팀은 인공 감각 시스템에서 발생한 신호가 생체 내에서 왜곡 없이 전달되며, 근육 반사 작용 등 생체 감각 관련 현상들을 구현할 수 있음을 확인했다. 또한 연구팀은 지문 구조로 만든 감각 시스템을 20여 종의 직물과 접촉함으로써, 딥 러닝 기법을 통해 직물의 질감을 99% 이상 분류할 수 있을 뿐만 아니라 학습된 신호를 기반으로 인간과 동일하게 예측할 수 있음을 보여줬다.
< 그림 1. 인간 피부-신경 모사형 인공 감각 인터페이스 시스템 개요 >
박성준 교수는 "이번 연구는 실제 신경 신호의 패턴 학습을 바탕으로 한 인간 모사형 감각 시스템을 세계 최초로 구현했다는 데 의의가 있다. 해당 연구를 통해 향후 더욱 현실적인 감각 구현이 가능할 뿐만 아니라, 연구에 사용된 생체신호 모사 기법이 인체 내 다양한 종류의 타 감각 시스템과 결합될 경우 더욱 큰 시너지를 낼 수 있으리라 기대한다ˮ 라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구사업, 범부처의료기기개발 사업, 나노소재원천기술개발사업, 차세대 지능형 반도체 개발사업, KK-JRC 스마트 프로젝트, KAIST 글로벌 이니셔티브 프로그램, Post-AI 프로젝트 사업의 지원을 받아 수행됐다.
< 그림 2. 인공 감각 시스템을 묘사한 이미지 >
셈틀 팀은 최근 과학기술정보통신부가 주최한 ‘2024년 메타버스 개발자 경진대회’에서 성인부 최우수상을 수상했다고 밝혔다. 셈틀 팀은 팀장 오현우(KAIST 새내기과정학부), 팀원 김광엽(대전동신과학고등학교 3), 양우림(대전동신과학고등학교 3), 지환(대전동신과학고등학교 3), 정선우(KAIST 새내기과정학부) 으로 구성되어 있다. 이 팀은 팀장을 포함하여 4인이 미성년자로 구성되어 있어, 학생부가 아닌 성인부에서 최우수상을 수상한 점이 눈길을 끈다. 팀원 정선우를 제외한 모두가 만 18세로서 미성년자이지만 팀장 오현우 학생이 KAIST 새내기과정학부에 재학 중이기에 성인부에 참가했다. 이들은 ‘셈틀 스페이스(Semtle Space)’라는 프로젝트를 출품해 수상의 영예를 안았다. 시상식은 10월 18일 양재 aT 센터에서 열렸고, 이날 상장과 함께 1,000만 원의 상금을 받았다. 수상 프로젝트인 ‘셈틀 스페이스&
2024-10-22우리 대학이 ㈜케이쓰리아이(이하 K3I)(대표 이재영)와 15일(화) 대전 본원 제1회의실에서 'K3I-KAIST 아시아지식재산공동체(Asia IP Community, 이하 AIPC) 연구센터' 설립을 위한 업무협약을 체결했다. 현대 사회에서는 지식재산(IP)이 경제력의 핵심이다. 이에 전통적 IP 강국인 미국과 통합특허법원(UPC)을 성공적으로 설치·운영을 한 유럽이 세계 IP 생태계의 두 축으로 자리매김하게 된 상황을 보면서 KAIST는 문술미래전략대학원이 중심으로 하여 메타버스 공간에 아시아 IP 허브가 될 가상 플랫폼을 설치하자는 목표에서 시작되었다. 이에 두 기관은 아시아 국가들도 공동으로 IP 출원, 소송, 중재, 거래를 수행할 수 있는 ‘아시아 지식재산 공동체(AIPC)’ 구현을 위해 ‘아시아지식재산공동체 연구센터’를 설치하기 위한 업무협약을 추진했다. 이번 협약을 통해 양 기관은 ‘에이아이피
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2024-10-11우리 대학이 가수 지드래곤(본명 권지용) 씨를 기계공학과 초빙교수에 임명했다. 임명장 수여는 5일 오전스포츠컴플렉스에서 개최된 ‘이노베이트 코리아 2024’ 행사에서 진행됐다. 이번 임용은 우리 대학의 최신 과학기술을 K-콘텐츠와 문화산업에 접목해 한국 문화의 글로벌 경쟁력을 확대하고자 추진됐다. 권 씨의 소속사인 갤럭시코퍼레이션 관계자는 "이번 임용은 '엔터테크*' 연구개발을 통한 시장 혁신과 K-컬처의 글로벌 확산과 성장에 기여할 것으로 기대된다"라고 밝혔다.* 엔터테크: 엔터테인먼트(entertainment)와 테크놀로지(technology)의 합성어로, 엔터테인먼트의 핵심 가치인 지식재산권(IP) 및 콘텐츠에 ICT를 결합하여 새로운 부가가치를 창출하는 산업권지용 초빙교수는 학부생 및 대학원생을 대상으로 하는 리더십 특강으로 강단에 설 예정이다. 세계적인 아티스트로서의 경험과 삶을 공유해 우리 대학 구성원들이 세계를 바라보는 비전과 통찰, 각자
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2024-05-28