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스파이더맨 슈트처럼 내 몸에 착 맞춰지는 옷감형 웨어러블 햅틱 개발
우리 대학 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 형상기억합금 와이어를 오그제틱(auxetic) 메타구조로 매듭지어 형상 적응이 가능한 옷감 형태의 착용형 '햅틱(haptic) 인터페이스'를 개발했다고 28일 밝혔다.
착용형 햅틱 인터페이스 기술은 시·청각 기반의 플랫폼의 한계를 벗어나, 피부 표면으로 전해지는 직관적인 촉감으로 메타버스 속 상호작용 몰입도를 높이는 역할을 한다.
하지만 일반적인 햅틱 인터페이스는 피부에 부착하거나 별도의 고정 장치를 착용하는 착용(부착)형으로, 이러한 햅틱 인터페이스는 장시간 사용 시 피부 발진의 위험과 고정 방식은 일상 움직임에서 불편함을 초래할 수 있다. 또 수십 개의 촉각 전달 소자를 장착해 촉감을 모방하는 기존의 제작 방식 역시 장치의 무게·부피 증가로 이어지는 한계를 보이고 있다.
우선 연구팀은 가볍고 편하게 착용할 수 있는 햅틱 인터페이스 개발을 위해 형상기억합금 와이어를 핵심 소재로 선택했다. 형상기억합금 와이어란 상온에서 모양이 쉽게 변형되고, 특정 온도에 도달하면 미리 기억된 형태로 되돌아가는 특징을 갖는 형상기억합금을 철사처럼 가늘고 길게 제작한 것이다. 이러한 형상기억합금 와이어를 기존의 천 제작 방식을 활용해 매듭지어 옷감처럼 제작하는 방식을 활용하였다. 특히, 연구팀은 형상기억합금 와이어를 오그제틱(auxetic) 구조로 매듭지어, 일반 구조에서는 볼 수 없는 3D 방향으로 구조 전체가 동시에 수축 및 이완하는 특성을 구현해 내었고, 이를 통해 착용자의 신체 형상에 순응하며 사이즈가 자동으로 조절되는 옷감형 액추에이터를 개발했다.
또한 연구팀은 8개의 영역을 개별 수축 제어할 수 있도록 설계해 총 아홉 가지 방향과 타이밍에 대한 정보를 사용자에게 촉감 피드백으로 전달할 수 있게 제작했다.
예로 팔목에 착용 시, 사용자는 방향 및 타이밍에 관한 정보를 촉각적으로 인지할 수 있고, 반면 팔꿈치에 착용할 때는 옷감형 액추에이터의 가변강성 기능을 활용해 팔꿈치의 굽힘각도에 따른 피드백을 제공하는 멀티모달(두 가지 이상의 피드백 형태로 정보를 전달) 햅틱 인터페이스로서 개발했다.
이처럼 옷감형 액추에이터를 팔목에 착용한 사용자가 가상현실 속 모빌리티 로봇 주변의 위치정보를 파악하고, 시각과 청각 정보가 제한될 때 장애물을 피해 로봇을 안정적으로 주행하는 실증에도 성공했다.
오일권 교수는 이번 연구성과를 통한 실용화 시 활용에 대해 "착용형 햅틱 인터페이스는 촉각 정보를 활용한 로봇, 무인기 제어와 메타버스가 접목된 의료·교육 등에도 활용할 수 있다"고 말했다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자(창의연구) 지원 사업으로 수행됐다. 연구 성과는 첨단 소재 분야 국제학술지 <어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)>에 9월 19일 게재됐고, 연구의 우수성을 인정받아 학술지 표지 논문으로 선정됐다. (논문명: Easy-To-Wear Auxetic SMA Knot-Architecture for Spatiotemporal and Multimodal Haptic Feedbacks)
2023.11.30 조회수 490 -
김정원 교수, IEEE Photonics Society Distinguished Lecturer 선정
기계공학과 김정원 교수가 지난 11월 16일 IEEE Photonics Society의 2024년도 Distinguished Lecturer로 선정되었다.
IEEE Photonics Society는 매년 광학 및 광공학 분야에서 세계적인 연구 성과를 보이고 있는 연구자 5명 내외를 Distinguished Lecturer로 선정하여, 전세계를 순회하며 대학 및 연구기관들에서 초청강연을 하도록 후원하고 있다.
김정원 교수는 초저잡음, 초안정 광주파수빗(optical frequency comb) 광원을 개발하고 이를 이용한 새로운 타이밍 응용 분야들을 개척하고 있으며, 연구의 독창성과 우수성을 인정받아 Distinguished Lecturer로 선정되었다.
김 교수는 “It’s the perfect timing for optical frequency combs”이라는 주제의 강연을 통하여 초저잡음, 초안정 광주파수빗 광원들의 원리와 이를 이용하여 김 교수팀이 최근 선보인 반도체 칩에서의 클럭 분배, 펄스비행시간(TOF) 센서를 이용한 3차원 반도체 소자의 형상 이미징, 그리고 블랙홀 관측용 전파망원경에서의 초고주파 신호 생성과 같은 새로운 레이저 타이밍 응용 분야들을 소개할 예정이다.
2023.11.30 조회수 309 -
그린수소 생산에 탁월한 전해질 신소재 개발
그린수소는 풍력, 태양광등 재생에너지를 이용하여 생산과정에서 이산화탄소 배출이 전혀 없는 궁극적인 청정 에너지원으로 각광을 받고 있다. 이러한 그린수소를 활용/생산하는 연료전지, 수전해 전지, 촉매 분야에 산소 이온성 고체전해질이 널리 사용되고 있다. 이러한 산소 이온 전도체들은 주로 700oC 이상의 고온에서 활용되는데 이 때문에 소자 내의 다른 요소들과의 바람직하지 않은 화학반응, 소재 응집, 열충격이 발생하거나 높은 유지비용이 요구되는 등의 문제가 발생하고 있다.
우리 대학 기계공학과 이강택 교수 연구팀이 미국 메릴랜드 대학 에릭 왁스만(Eric Wachsman) 교수 연구팀과 공동연구를 통해 기존 소재 대비 전도성이 140배 높은 산소 이온 전도성 고체전해질 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.
개발된 신소재는 비스무트 산화물 기반으로 400oC에서 기존 지르코니아 소재의 700oC에 해당하는 높은 전도성을 보이며 중저온(600oC) 영역대에서 140배 이상 높은 이온전도도 나타냈다. 비스무트 산화물 산소 이온 전도체 소재는 중저온 영역대에서 상전이로 인해 이온전도도가 급격하게 감소한다는 문제가 있었으나, 이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 도핑을 통해 중저온 영역대에서도 1,000시간 이상 높은 이온전도도를 유지해 상용화 가능성을 크게 높였다.
또한, 공동연구팀은 원자단위 시뮬레이션 계산화학을 통해 도핑된 원소가 산소 이온 전도체 신소재의 성능 및 안정성을 향상하는 메커니즘을 규명했다. 개발된 신소재는 고체산화물 연료전지(SOFC)에 적용돼 학계에 보고된 소자 중 가장 높은 수준의 전력 생산(2.0 W/cm2, 600oC) 능력을 보였다. 그뿐만 아니라, 고체산화물 전해전지(SOEC)에도 적용돼 기존 대비 2배 높은 단위면적당 15.8 mL/min의 탁월한 그린 수소 생산 능력을 보이며, 해당 신소재의 실제 소자에의 적용 가능성을 증명했다.
이강택 교수는 “이번 연구에서 개발된 산소 이온 전도체 신소재는 중저온 영역대에서도 안정적으로 높은 전도도를 유지할 수 있어 세라믹 소자의 높은 작동온도를 획기적으로 낮추는 데 활용될 것으로 기대되며, 탄소중립 실현을 위한 에너지/환경 소자 상용화에 본 기술을 적용할 수 있을 것”이라며 연구의 의미를 강조했다.
기계공학과 유형민 박사과정, 정인철 박사, 장승수 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했으며 한국에너지기술연구원 이찬우 박사 연구팀이 공동으로 참여한 이번 연구는 전 세계적으로 권위있는 국제 학술지인 ‘어드벤스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ (IF : 29.4) 10월 17일 字 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Lowering the Temperature of Solid Oxide Electrochemical Cells Using Triple-doped Bismuth Oxides).
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 수소에너지혁신기술개발사업과 나노 및 소재 기술개발사업의 지원으로 수행됐다.
2023.11.22 조회수 519 -
기계공학과 이정철 교수 연구팀, 2023년 대한기계학회 추계학술대회 KSME-SEMES 오픈이노베이션 챌린지 전문가그룹 금상 수상
우리 대학 기계공학과 이정철 교수 연구팀(이정철 교수, 고주희 박사과정)이 지난 11월 1일~4일 인천 송도 컨벤시아에서 성황리에 개최된 2023년 대한기계학회 추계학술대회 KSME-SEMES 오픈이노베이션 챌린지 대회에서 전문가그룹 금상을 수상했다.
발표 주제는 “가열 유동채널 공진기 기반 하이퍼 멀티모달 측정과 머신 러닝을 활용한 초미량 미확인 액체 인식 기술”로서 가열전극과 유동채널이 통합된 기계공진기를 이용하여 다양한 작동 온도에서 약 100 밀리초에 1번씩 액상 시료의 밀도, 역학점도, 열전도도, 비열, 열확산도, 동점도 그리고 무차원 수인 프란틀 (Prandtl) 수, 총 7개 물성을 동시에 획득할 수 있는 하이퍼 멀티모달 측정이 가능함을 최초로 소개하였다. 또한 개발한 하이퍼 멀티모달 측정을 머신러닝과 결합하여 액상 다원 혼합물을 분리하지 않고 분석할 수 있는 아이디어를 제안하고 가능성을 소개하였다.
이는 기존의 혼합물 분석의 gold standard 로 간주되던 LC-MS (Liquid chromatography – Mass spectrometry) 와 같은 선 분리-후 단일 측정의 패러다임을 뒤집는 아이디어로 그 독창성을 인정받았다. 제안 아이디어는 여러 반도체 공정에 사용되는 액상 혼합물의 농도 및 순도 모니터링을 통한 공정 품질제어를 비롯하여 다양한 액상시료 관련 산업과 연구에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.
2023.11.06 조회수 623 -
라이온로보틱스, 알데바, 도전! K-스타트업 창업리그 대상 수상
국내 최대 창업경진대회인 ‘도전! K-스타트업 2023’에서 우리 대학 기계공학과 황보제민 교수의 사족로봇 ‘라이보’를 개발한 라이온로보틱스, 신소재공학과 스티브박 교수의 교원창업 기업 알데바가 올해 왕중왕(대상)을 차지했다.
중소벤처기업부와 창업진흥원은 31일 국내 최대 창업경진대회인 ‘도전! K-스타트업 2023’의 왕중왕전(대상) 리그를 열고 수상자를 발표했다. 총 6187개 팀이 참여한 이번 대회에는 30개 팀이 최종 결승에 진출해 이 가운데 20개 팀이 입상의 기쁨을 누렸다.
이날 수상팀 선정작업을 맡은 대회 관계자는 "이전까지는 플랫폼 산업 관련 스타트업이 두각을 드러내며 유니콘으로 성장했다면, 앞으로는 딥테크와 바이오 등 다양한 기업이 눈에 띄게 성장해 시장에 현존하는 문제를 잘 풀어나갈 것으로 보인다"고 평가했다.
이날 대회에서 수상한 기업은 총 15억원의 상금과 후속 지원 등의 혜택을 제공받을 예정이다.
이영 중소벤처기업부 장관은 "도전! K-스타트업은 2016년부터 시작돼 매년 평균 5800개 기업, 올해는 6100개 스타트업이 참여해 대한민국 최고의 스타트업 창업 경진 대회로 자리를 굳히고 있다"고 밝혔다.
이어 이 장관은 "지난해까지 누적 수상한 101개 기업들이 매출 2940억을 만들어냈고 올해 6월 기준 2387명의 고용을 창출하는 등 대한민국 경제에 가시적 역할을 해낸 만큼 이번에 선발된 기업들도 선배들의 길을 이어 역사를 써나갈 것이라 확신한다"고 피력했다.
2023.11.02 조회수 787 -
조영제 없이 흐르는 혈구 3차원 고속촬영 가능
생체 내 미세혈관 안에 흐르는 혈류의 여러 가지 혈류역학 정보는 관련된 장기들의 건강과 밀접하게 연결되어 있어, 이의 정확한 측정과 분석은 여러 질병 연구에 매우 중요하다. 이를 위해 가장 좋은 방법은 다양한 혈관들 안에 흐르는 혈구들을 직접 높은 시간해상도로 이미징하는 것이겠지만, 현재까지는 이러한 기술이 존재하지 않아 혈류속도와 상관관계가 있는 다른 값들을 측정해 간접적으로 유추하거나 일부 혈구들을 형광 염색한 후 주입해 이미징하는 방법 등이 사용되고 있다.
우리 대학 기계공학과/KI헬스사이언스연구소 오왕열 교수 연구팀이 세계 최초로 복잡한 3차원 혈관구조 안에서 흐르는 혈구들을 아무런 조영제 사용 없이 고속으로 이미징하는 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.
현미경으로 생체를 이미징하면 혈구뿐만 아니라 조직으로부터도 반사 및 산란된 빛이 많기 때문에 혈구만을 선택적으로 이미징하기는 어렵다. 이번에 개발된 기술은 형광 조영제와 같은 외부 물질을 전혀 사용하지 않고 넓은 3차원 영역에 복잡하게 분포돼있는 다양한 혈관 내에 흐르는 혈구들을 직접 고속으로 이미징해(초당 1,450장의 이미지 획득) 큰 주목을 받고 있다.
오왕열 교수 연구팀은 흐르는 혈구들의 특성을 이용해 고안한 영상처리 방법 개발을 통해 현미경 이미지로부터 흐르는 혈구들만을 영상화하는 데 성공했다. 또한, 공간적으로 상관성이 없는 조명을 사용해 스페클 노이즈(반점 잡음)에 의해 혈구가 보이지 않게 되는 것을 막았으며, 속도가 빠르면서도 각 픽셀이 한 번에 획득할 수 있는 광량이 큰 카메라를 사용해 고속으로 생체 내 깊은 곳에 있는 흐르는 혈구까지 이미징할 수 있게 했다.
오왕열 교수는 “다양한 혈관 안의 혈류속도, 단위 시간당 흐르는 혈구 개수 등은 생체를 이용한 바이오메디컬 연구에서 매우 중요한 정보이기 때문에 오랫동안 많은 연구가 집중돼 왔다. 당연히, 혈관 안에 다양한 속도로 흐르는 혈구를 직접 이미징할 수 있으면 가장 좋겠지만, 그러한 영상 기기나 방법이 존재하지 않아 혈류속도와 관련있는 도플러 신호 등을 측정해 속도를 추산하거나, 혈장 혹은 일부 혈구를 형광 염색해 형광현미경으로 이미징하는 방법이 주로 사용되고 있었다. 새로 개발한 기술은 형광 조영제와 같은 아무런 물질을 생체에 주사하지 않고도, 여러 혈관 안에 흐르는 혈구들만을 고속으로 직접 영상화할 수 있어서, 현장에서의 사용이 매우 편리할 뿐 아니라 정확한 혈류역학 정보를 바로 얻어낼 수 있어, 연구 현장에서 매우 유용하게 사용될 것”이라고 강한 기대를 보였다.
우리 대학 김경환 학생과 박현상 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 융합연구분야 선도 저널인 스몰(Small) 10월호에 게재됐다. (논문명: Direct Blood Cell Flow Imaging in Microvascular Networks)
한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2023.11.01 조회수 740 -
기계공학과 이정철 교수, 2023년 세계표준의 날 기념식 산업자원통상부 장관 표창 수상
우리 대학 기계공학과 이정철 교수가 지난 10월 12일 서울 상공회의소에서 개최된 2023년 세계표준의 날 기념식 행사에서 산업자원통상부 장관 표창을 수상했다.
이정철 교수는 2012년부터 국내-외 표준화 활동에 참여하여, 현재 국내 표준기술위원회/전문위원회 위원 및 국제표준기구 (International Electrotechnical Commision; 이하 IEC) SC47E WG1 (반도체 센서) 컨비너, TC124 (웨어러블 전자 소자 및 기술) 부간사로서 MEMS, 센서, 웨어러블스마트 기기 관련 국제 표준 제정을 주도하고 기여해 왔다. 또한 유연소자 관련 IEC 표준 (62951-5:2019)을 제정하였고, 현재 웨어러블 기기 관련 IEC 표준 (63302-402-3)을 제안하여 개발 중이다.
이정철 교수는 지난 10월 12일서울 상공회의소에서 개최된 2023년 세계표준의 날 기념식에서 산업통상자원부 장관 표창을 수상하여, 그간 표준화 활동을 적극 추진하며 국가사회발전에 기여한 공을 인정받았다.
2023.10.17 조회수 665 -
교원창업기업 (주)로엔서지컬, 신장결석 수술로봇 보건복지부 혁신의료기술 지정으로 시장 진입 가시화
우리 대학 교원창업 스타트업인 ㈜로엔서지컬(대표이사 기계공학과 권동수 교수)에서 국내최초로 개발한 신장결석 수술로봇을 사용하는 연성신요관 경하 결석제거술이 보건복지부의 혁신의료기술로 지정받았다고 밝혔다.
해당 기술은 요로결석으로 인해 연성신요관경하 결석제거술이 필요한 환자를 대상으로 요로를 통해 삽입한 수술기구를 로봇 팔에 부착하여 요로결석을 제거하는 기술로 안전성 및 잠재성이 있는 혁신의료기술로 인정받은 만큼 안전하고 효과가 검증된 치료법을 뜻한다고 로엔서지컬 측은 설명했다.
지난 20일 보건복지부 고시 제2023-175호 ‘신의료기술의 안전성, 유효성 평가결과 고시’에 따르면 요로결석 제거를 위해 로봇 보조 연성신요관경하 결석제거술 기술을 이용하여 결석제거술이 필요한 환자를 대상으로 병원에서 치료가 가능해짐에 따라, 신장결석 수술로봇의 조기 시장진입이 가능하게 되었다.
이에 따라, ㈜로엔서지컬은 혁신의료기술 실시 준비를 위한 임상시험과 국내 병원 판매 계약 등을 준비중에 있다고 밝혔다. 2024년 4월 부터는 최대 3년간 의료현장에서 비급여로 사용될 수 있다.
㈜로엔서지컬은 지난 2018년 2월에 KAIST 교원 및 학생창업을 통해 유연내시경 수술로봇을 개발하고 있는 회사로 환부를 개복하지 않고 인체의 자연개구부를 통해 신장내 결석을 제거하는 신장결석 수술로봇등의 유연내시경 수술로봇을 개발하는 회사로 2021.12월 식약처 제17호 혁신의료기기 지정, 2022.10월 식약처 제조허가 획득에 이어 올해 9월에 보건복지부 혁신의료기술로 인정받게 되어, 수술로봇 개발의 독보적인 기술 우수성을 다시 입증함에 따라, 시장진입에 의미있는 계기가 마련되었다고 밝혔다.
2023.09.22 조회수 1000 -
기계공학과 김성용 교수, 미 해양과학회의 한국 대표로 초청받아
우리 대학 기계공학과 김성용 교수가 미국지구물리학회(American Geophysical Union; AGU) 산하 해양과학회의(Ocean Sciences Meeting; OSM)의 프로그램 위원회에 한국 해양학자로서는 최초로 초청받았다. 김성용 교수는 해양 물리 전 분야와 수산 분야의 세부 프로그램의 운영하고 결정하는 권한을 가진다. 임기는 2023년 2월부터 시작되었고 2년이다.
본 해양과학회의는 1982년부터 2년 주기로 열리는 해양과학분야의 가장 권위있는 학회로 해양물리, 해양생물, 해양화학, 해양지질 및 수산 분야를 포함한 다양한 해양과학분야의 학회로 100여 개의 세션에 6,000여 명의 참석자들이 참석한다. 김성용 교수는 2019년부터 북태평양해양과학기구(North Pacific Marine Science Organization; PICES)의 관측전문위원회 의장으로 그 전문성을 인정받아 북태평양해양과학기구를 대표하고 한국인으로 처음 프로그램 위원회에 초청받았다.
해양과학회의는 2024년 2월 18일부터 23일까지 미국 뉴올리언스에서 열릴 예정이며, 프로그램 위원 활동을 위해 2023년 11월 워싱턴에서 사전 회의를 가질 예정이다.
미국지구물리학회 해양과학회의와 별개로 김성용 교수는 2023년 11월 중국 샤먼에서 열리는 국제 해양 디지털 트윈 정상회담(International Digital Twins of the Ocean Summit)에 프로그램 위원으로 한국 대표로 초청받아 참석할 예정이다. 해양 디지털 트윈은 해양 분야 다양한 시나리오별 4차원 시공간의 해양 프로세스를 관측자료, 수치모델, 자료동화를 이용하여 실제 해양을 연산자원을 통해 구현하고 이를 과학, 공학 및 정책에 반영할 수 있도록 하는 연구 분야다.
김성용 교수는 2021년부터 국제연합의 지속가능발전을 위한 해양과학 10개년 계획 (United Nations Decade of Ocean Science for Sustationable Development; UNDOS 2021-2030)에서 승인한 프로그램인 해양디지털트윈(Digital Twins of the Ocean; DITTO)의 해양관측 분야에 기여하고 있다. 본 프로그램은 독일 키엘 대학(Kiel University) 및 헬름홀츠 해양연구소(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)가 주축이 되어 진행하고 있으며 김 교수는 공동연구자로 참여하고 있다.
김 교수는 "제 연구 분야의 주요한 국제학회에서 프로그램 위원회로 초청을 받아 해양커뮤니티를 도울 수 있어 감사하고, 전지구 및 지역의 해양 프로세스와 현안에 대한 연구 및 응용기술에 관한 논의가 있을 것으로 예상되어 기대가 크다ˮ고 소감을 전했다.
본 프로그램 위원회 활동은 한국연구재단 북서태평양 해양-육상-대기 탄소 순환시스템 연구과제와 중견연구자 지원과제, 해양경찰청/해양수산과학기술진흥원의 AI기반 해양수색구조 의사결정 지원 시스템 연구과제 및 해양수산부의 지원을 받을 예정이다.
2023.07.07 조회수 1527 -
단일 센서만으로도 혼합 가스 분류가 가능한 초저전력, 초소형 전자코 개발
우리 대학 기계공학과 박인규 교수, 기계공학과 윤국진 교수 공동 연구팀이 ‘단일 센서만으로도 혼합 가스 분류가 가능한 전자코 시스템'을 개발하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 일반적으로 금속산화물 저항변화식 가스센서는 반응성을 가진 가스들에 비선택적인 응답을 보이기 때문에 가스들을 선택적으로 판별하는 것이 어려웠다. 특히, 두 가지 이상의 서로 다른 가스들이 섞인 혼합가스를 실시간으로 분류하는 것은 가스센서의 실상황 활용도를 높이는 것에 반드시 필요한 기술이나 아직까지 해결되지 못했다. 가스센서에 선택성을 부여하기 위해 센서 어레이와 패턴인식 알고리즘을 적용한 전자코 시스템이 활발히 연구중이나, 전자코에 사용되는 센서의 수가 많아질수록 전체 시스템의 소모전력과 부피 또한 필연적으로 증가하였다.
공동 연구팀은 전자코에 사용되는 개별 센서의 소모전력을 최소화하고, 적은 수의 센서만으로도 선택적 가스감지가 가능한 기술 개발에 집중하였다. 기존의 저항변화식 가스센서는 고온의 줄히팅으로 가스감지소재인 금속산화물을 가열하기 때문에 소모전력이 수십 mW로 높았다. 공동 연구팀은 마이크로 크기의 초소형 LED 기반의 광원일체형 가스센서를 개발하여 줄히팅 방식 대비 소모전력을 백 분의 일 이하 수준으로 줄였다. 이후 LED의 광량을 불규칙하게 주기적으로 변화시키며 구동하는 가변 광조사 기법을 적용하였다. 서로 다른 타겟가스들은 LED의 광량이 변화함에 따라 각기 다른 유니크한 응답 패턴을 나타내기 때문에 이 현상을 응용하면 동일 시간 내에 수집할 수 있는 센서 데이터가 훨씬 많아지고 풍부해진다. 결론적으로 가변광조사 기법으로 마이크로 LED 가스센서를 구동하고 데이터전처리와 딥러닝 알고리즘을 적용하여 단일 센서만으로도 선택적 가스판별이 실시간으로 가능한 전자코 시스템을 개발하였다. 센서의 크기는 5 × 5 mm2 초소형이고 평균 소모전력은 0.53 mW이고 에탄올과 메탄올이 혼합된 상황에서 각 가스의 종과 농도를 실시간으로 구별해낼 수 있었다.
연구책임자인 기계공학과 박인규 교수는 "본 연구에서 제안된 가변광조사 구동 기법은 빠른 ON/OFF가 가능하고 상온 동작하여 열적/기계적 내구성이 우수한 마이크로 LED 가스센서에 최적인 원천 기술이고, 이 기법을 활용하여 하나의 센서만으로도 우수한 선택성을 가진 전자코 시스템을 개발할 수 있었다“라고 기술에 대한 자신감을 밝혔다. 또한 ”단일 센서만을 사용하기 때문에 소모전력과 시스템 부피가 최소화되었고, 특히 혼합가스의 각 성분과 농도를 실시간으로 판별해내는 기술은 실상황에서 매우 활용성이 높을 것“이라고 연구의 의미를 설명했다.
기계공학과 조인철 박사와 이기철 박사과정이 공동 제1 저자로 참여하고 한국연구재단의 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 네이처 (Nature) 자매지인 `빛 : 과학과 응용 (Light: Science & Applications)' (impact factor=20.257)에 2023년 4월 18일 字 정식 게재됐다. (논문명: Deep-learning-based gas identification by time-variant illumination of a single micro-LED-embedded gas sensor)
2023.06.14 조회수 1633 -
기계공학과 권동수 명예교수, IEEE/ICRA 2023 특별 공로상 수상
우리 대학 기계공학과 명예교수이자, ㈜로엔서지컬 대표이사인 권동수 교수가 6월 1일 런던에서 개최된 국제로봇 & 자동화 컨퍼런스 ICRA 2023(IEEE/International Conference on Robotics and Automation)’에서 IEEE 로봇 자동화학회 RAS (Robotics and Automation Society) 위원회 및 학회에서의 지속적인 활동과 과학 분야에서의 탁월한 리더쉽을 인정받아 특별 공로상(Distinguished Service Award)를 수상하였다고 밝혔다.
이번에 권 교수가 수상한 ICRA 특별 공로상은 IEEE RAS 위원회 발전을 위하여 기여한 구성원 개인의 공로를 치하하는 상으로, 권 교수는 지난 2014년 세계에서 단 여섯 명을 뽑는 IEEE 운영위원회 선거에서 투표를 통해 당선된 첫 한국인이다. 권 교수는 당선 이래 로봇자동화와 관련된 기술표준을 포함해 48개의 기술위원회 활동과 각국 IEEE RAS 챕터활동, 전 세계에서 열리는 다양한 IEEE 로봇분야 학회 관련사항을 최종 결정하는 이사를 역임하며 국내 로봇분야 연구개발 성과의 국제표준 채택 기회를 늘리는 등 국내 로봇산업의 국제화 초석을 다져왔다.
또한, 권 교수는 2022년 세계적인 로봇 국제학술대회인 IEEE IROS(IEEE/RJS International Conference on Intelligent Robots and Systems)에서 27년간 KAIST 연구개발을 바탕으로 창업한 ㈜로엔서지컬의 신장결석 제거 로봇 ‘자메닉스(Zamenix™)와 유연수술로봇 플랫폼에 관한 혁신적 연구 업적을 인정 받아 “IROS 하라시마 혁신기술상(Harashima Award for Innovative Technologies)”을 수상한 바 있다.
권동수 명예교수는 학술연구 · 개발에 그치지 않고, “로엔서지컬 제품의 국내 의료시장 판매를 시작으로 제품의 국제 규정 준수 및 인증을 통해 안전성, 효능, 성능 등에 대한 품질을 확보하고, 글로벌 기업과 협력하여 세계의료시장 유통망을 구축해 갈 것“이라는 계획을 밝혀 앞으로의 귀추가 주목된다.
2023.06.05 조회수 1509 -
기계공학과 김정 교수팀, 국제 로봇/자동화 분야 세계적 권위의 저널 최우수논문상 수상
우리 대학 기계공학과 생체기계연구실(지도교수: 김정) 정화영, 풍 제유(Jirou Feng) 박사과정이 2022년 IEEE 국제 로봇/자동화 저널(RA-L, Robotics and Automation Letter) 최우수 논문상(Best paper award)을 수상했다고 2일 밝혔다.
최우수 논문상은 6월 1일 영국, 런던에서 주최된 국제 로봇자동화학회(ICRA2023, The 2023 International Conference on Robotics and Automation)에서 수여됐다. ICRA는 매년 개최되는 세계 최대 규모의 로봇 학회이며 RA-L은 최고 수준의 국제 로봇 학회들과 연계해 엄선된 논문을 출판하는 저널이다. 김정 교수 연구팀의 논문은 2022년 한해간 RA-L (Robotics and Automation Letter)에 출간된 1,100개 이상의 논문 중 편집자 위원회(Editorior board)에서 선정된 최우수 논문 5개 중 한 편으로 선정되어 상패와 함께 상금이 수여된다. (논문제목: 2.5D Laser-Cutting-Based Customized Fabrication of Long-Term Wearable Textile sEMG Sensor: From Design to Intention Recognition)
근전도 센서는 인간의 근육 활성도를 측정하는 수단으로 인간-기계 상호작용을 위한 착용형 시스템에 널리 사용되고 있다. 초기에는 근육 진단과 평가를 위해 의료계나 연구계서 국한된 환경에서만 사용돼왔으나 건강 모니터링이나 의수, 의족 등 더욱 일반적인 분야로 사용이 확장되고 있다.
이런 일상에서의 장시간 활용을 위해서는 사람이 착용하고 일상생활에 불편함이 없으면서도 일상에서의 움직임이나 변화가 신호에 영향을 주지 않는 센서의 개발이 필요하다. 기존의 상용 센서의 경우 단단한 소재로 제작되어 착용이 불편할 뿐 아니라 땀 발생에 취약한 성향을 보인다. 피부와 전극 사이에 전도성을 가진 땀 층이 생길 경우 전기적 단락이 발생할 수 있으며 물리적으로 센서가 미끄러질 가능성도 커져 결과적인 신호의 질에 큰 영향을 미친다. 또한 일반 사용자가 신호 수집이 필요한 정확한 위치를 파악하고 전극을 위치 시키는 것도 어렵다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하고자 땀을 흡수하면서 착용자에게 불편함을 최소화한 천 기반의 대면적 센서를 효율적으로 그리고 착용자에 맞춤형으로 디자인하여 제작할 수 있는 방법에 대해 제시하고 센서 디자인부터 실제 사용하여 의도를 인식해내는 방법까지 전체적인 솔루션을 제공하였다. 기존에 천 전극 센서들이 많이 제시되어 왔지만 사용자 맞춤형, 대면적으로 제작하는 방법에 대한 제시에는 부족한 점이 많아 실제 활용 가능성이 불투명하였다. 하지만 본 연구에서는 컴퓨터 기반으로 디자인 된 패턴을 레이저 커팅을 통해 그대로 구현해낼 수 있는 2.5D 레이저 커팅 기반의 제작 방식을 소개하여 사용자 맞춤형으로 쉽게 디자인을 변경하고 제작해낼 수 있도록 하였다. 2.5D 레이저 커팅의 경우 레이저의 세기를 조절하여 레이저가 잘라내는 깊이를 다르게 함으로써 원하는 패턴 형성을 가능케 한다.
또한 전극 부분에 전도성 다공체를 활용함으로써, 전도성을 띠는 땀을 흡수하여 전해액으로 활용할 수 있도록 하여 땀이 발생하더라도 센서 성능 및 동작 분류 정확도에 변화가 거의 없도록 하였다. 그 결과 땀이 발생하는 운동 전후로도 유사한 신호 개형을 획득할 수 있었으며 땀의 여부와 관계없이 높은 동작 분류 정확도를 달성하였다.
연구진은 본 기술이 전극 크기와 개수에 상관없이 정밀하게 사용자 맞춤형으로 입는 형태의 센서를 제작할 수 있게 함으로써, 일상에서 사람의 의도 파악을 필요로 하는 응용 분야에 유용하게 활용될 것으로 기대했다. 예를 들면 의수, 의족의 경우 장시간 착용을 필요로 하는데 착용자에게 센서로 생기는 부담은 최소화하면서도 사람의 움직임과 가장 직접적인 연관이 있는 근육 신호 센서 사용을 통해 의수, 의족의 더욱 자연스러운 움직임을 가능케 해줄 수 있다.
김 교수는 “서비스 로봇을 위한 웨어러블 센서는 사람의 부착하는 부위의 형상에 맞게 가공하는 것이 산업화의 마지막 고비인데, 학생 연구원들이 좋은 아이디어를 내고 포기하지 않고 어려움을 극복하여 세계적으로 인정받는 좋은 결과를 냈다고 생각한다. 또한, 이번 상을 통해 자부심을 가지고, 더욱 큰 연구 결과를 얻을 수 있는 마중물이 되었으면 좋겠다.”라고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 지원으로 한국 연구재단-휴먼플러스융합연구개발 챌린지 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2023.06.02 조회수 1848