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로봇도 사람처럼 위험할때만 즉각 반응한다
인공지능과 로봇 기술의 동반 발전 속에서, 로봇이 사람처럼 효율적으로 환경을 인식하고 반응하는 기술 확보가 중요한 과제로 떠오르고 있다. 이에 한국 연구진이 별도의 복잡한 소프트웨어나 회로 없이도 생명체의 감각 신경계를 모사한 인공 감각 신경계를 새롭게 구현해 주목받고 있다. 이 기술은 에너지 소모를 최소화하면서 외부 자극에 지능적으로 반응할 수 있어, 초소형 로봇이나 로봇 의수 등 의료 및 특수 환경에서의 활용이 기대된다.
우리 대학 전기및전자공학부 최신현 석좌교수, 충남대학교 반도체융합학과 이종원 교수 공동연구팀이 생명체의 감각 신경계 기능을 모사하는 차세대 뉴로모픽 반도체 기반 인공 감각 신경계를 개발하고, 이를 통해 외부 자극에 효율적으로 대응하는 신개념 로봇 시스템을 증명했다고 15일 밝혔다.
사람을 포함한 동물은 안전하거나 익숙한 자극은 무시하고, 중요한 자극에는 선별적으로 민감하게 반응함으로써, 에너지 낭비를 방지하면서도 중요한 자극에 집중해 민첩하게 외부 변화에 대응할 수 있다.
예를 들면, 여름철 에어컨 소리나 옷이 피부에 닿는 감촉은 곧 익숙해져 신경 쓰지 않게 되지만, 누군가 이름을 부르거나 날카로운 물체가 피부에 닿으면 재빠르게 집중하고 대응한다.
이는 감각 신경계에서의 ‘습관화’ 그리고 ‘민감화’기능에 의해서 조절됨을 보여주며, 사람처럼 효율적으로 외부 환경에 대응하는 로봇 구현을 위해, 이러한 생명체의 감각 신경계 기능을 로봇에 적용하려는 시도가 꾸준히 진행돼왔다.
그러나, 습관화나 민감화와 같은 복잡한 신경 특성을 로봇에 구현하기 위해선 별도 소프트웨어가 필요하거나, 복잡한 회로가 필요해 소형화와 에너지 효율 측면에서의 어려움이 있었다.
특히 뉴로모픽 반도체인 멤리스터(memristor)1 소자를 활용하는 시도도 있었지만, 기존 멤리스터는 단순한 전도도 변화만 가능해 신경계의 복잡한 특성을 모사하는 데 한계가 있었다.
1멤리스터: 메모리(memory)와 저항(resistor)의 합성어로 두 단자 사이로 과거에 흐른 전하량과 방향에 따라 저항값이 결정되는 차세대 전기소자
이러한 한계를 극복하기 위해 연구팀은 하나의 멤리스터 소자 안에 서로 반대 방향으로 전도도를 변화시키는 층을 형성해, 실제 감각 신경계에서처럼 습관화와 민감화 등의 기능을 모사할 수 있는 새로운 멤리스터를 개발했다.
이 소자는 자극이 반복되면 점차 반응이 줄어들다가, 위험 신호가 감지되면 다시 민감하게 반응하는 등, 실제 신경계의 복잡한 시냅스 반응 패턴을 사실적으로 재현할 수 있다.
연구팀은 이 멤리스터를 이용해 촉각과 고통을 인식하는 멤리스터 기반 인공 감각 신경계를 제작하고, 이를 실제 로봇 손에 적용해 그 효율성을 실험했다.
반복적으로 안전한 촉각 자극을 가하자, 처음에는 낯선 촉각 자극에 민감하게 반응하던 로봇 손이 점차 자극을 무시하는 습관화 특성을 보였고, 이후 전기 충격과 함께 자극을 가했을 때는 이를 위험 신호로 인식해 다시 민감하게 반응하는 민감화 특성도 확인됐다.
이를 통해, 별도의 복잡한 소프트웨어나 프로세서 없이도 로봇이 사람처럼 효율적으로 자극에 대응할 수 있음을 실험적으로 입증하며, 에너지 측면에서 효율적인 신경계 모사 로봇(neuro-inspired robot)의 개발 가능성을 검증했다.
박시온 연구원은 “사람의 감각 신경계를 차세대 반도체로 모사해, 더 똑똑하고 에너지 측면에서 효율적으로 외부 환경에 대응하는 신개념 로봇 구현의 가능성을 열었다”라며, “앞으로 초소형 로봇, 군용 로봇, 로봇 의수 같은 의료용 로봇 등 차세대 반도체와 로보틱스의 여러 융합 분야에서 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구는 박시온 석박통합과정 연구원이 제 1저자로 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)'에 지난 7월 1일 자로 온라인 게재됐다.
※ 논문 제목: Experimental demonstration of third-order memristor-based artificial sensory nervous system for neuro-inspired robotics
※ DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-60818-x
이번 연구는 한국연구재단의 차세대지능형반도체기술개발사업, 중견연구사업, PIM인공지능반도체핵심기술개발사업, 우수신진연구사업, 그리고 나노종합기술원의 나노메디컬 디바이스 사업의 지원을 받아 수행됐다.
2025.07.15
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메타·융합 연구를 위한 ‘KAIST 메타융합관Ⅰ’ 준공
우리 대학이 'KAIST 메타융합관Ⅰ'을 대전 본원에 신축하고 9일 오전 준공식을 열었다.'KAIST 메타융합관Ⅰ'은 캠퍼스 서측 응용공학동과 KISTI 사이에 입지했으며, 21년 2월에 착공해 23년 10월 완공됐다. 지하 1층, 지상 7층의 규모로 연면적은 13,123.71㎡(약 3,970평)이다.국가와 인류가 직면하고 있는 난제 해결을 위해 우리 대학 핵심 연구 분야의 초경계적(transboundary)인 메타·융합(Meta-Convergence)을 위한 연구플랫폼으로 구축됐다. 향후 대규모 융합연구 사업단과 연구센터가 입주해 공동연구 문제를 발굴하고, 개방형 협업이 가능한 유연한 구조의 연구환경 공간으로 활용할 예정이다.
이날 준공식에는 이광형 총장, 이은우 감사 및 신성철 전 총장을 포함한 100여 명의 교직원이 참석했다.이광형 총장은 준공식 기념사를 통해 "앞으로 메타융합관이 KAIST의 글로벌·융합 연구 역량을 바탕으로 새로운 가치를 창출하는 중추적인 역할을 할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
2024.07.10
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뉴로모픽 신경망으로 컴퓨팅 난제 해결하다
우리 연구진이 현재 반도체 산업체에서 사용되는 실리콘 소재 및 공정만을 사용해 초소형 진동 신경망을 구축하여 경계선 인식 기능을 구현했으며 난제 중 하나인 그래프 색칠 문제*를 해결했다.
*그래프 색칠 문제: 그래프 이론에서 사용되는 용어로, 그래프의 각 정점에 서로 다른 색을 할당해야 하며, 이러한 색깔 구분 문제는 방송국 주파수가 겹쳐 난시청 지역이 발생하지 않도록 주파수를 할당하는 문제 등과도 유사해 다양하게 응용되고 있음
우리 대학 전기및전자공학부 최양규 교수 연구팀이 실리콘 바이리스터 소자로 생물학적 뉴런의 상호작용을 모방한 뉴로모픽 진동 신경망을 개발했다고 3일 밝혔다.
빅데이터 시대가 도래하면서 인공지능 기술이 예전과 비교할 수 없을 만큼 비약적으로 발전하고 있다. 인간의 뇌 기능을 모사하는 뉴로모픽 컴퓨팅 중 하나인 상호 간 결합된 진동 신경망(oscillatory neural network)은 뉴런의 상호작용을 모방한 인공 신경망이다. 진동 신경망은 기본단위에 해당하는 진동자의 연결 동작을 이용하며 신호의 크기가 아닌 진동을 이용해 연산을 수행하므로 소모 전력 측면에서 이점을 가지고 있다.
연구팀은 실리콘 기반 진동자를 이용해 진동 신경망을 개발했다. 축전기를 이용해 두 개 이상의 실리콘 진동자를 연결하면, 각각의 진동 신호가 상호작용해 시간이 경과하면서 동기화(synchronization) 된다. 연구팀은 진동 신경망으로 영상 처리에 사용되는 경계선 인식(edge detection) 기능을 구현했으며 난제 중 하나인 그래프 색칠 문제(vertex coloring problem)를 해결했다.
또한 이번 연구는 제조 관점에서, 복잡한 회로나 기존 반도체 공정과 호환성이 낮은 소재 및 구조 대신, 현재 반도체 산업체에서 사용되는 실리콘 관련 소재 및 공정만으로 진동 신경망을 구축했기 때문에, 양산에 바로 적용 가능하다는 장점이 있다.
연구를 주도한 윤성윤 박사과정, 서강대학교 한준규 교수는 "개발된 진동 신경망은 복잡한 컴퓨팅 난제를 계산할 수 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 하드웨어로, 자원 분배, 신약 개발, 반도체 회로 설계 및 스케줄링 등에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 연구의 의의를 설명했다.
윤성윤 박사과정과 한준규 교수가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 나노과학 분야 저명 국제 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 2024년 3월 24권 9호에 출판되었으며, 추가 표지 논문(Supplementary Cover)으로 선정됐다.
(논문명 : A Nanoscale Bistable Resistor for an Oscillatory Neural Network)
(https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.3c04539).
한편 이번 연구는 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발사업 및 국가반도체연구실지원핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2024.04.03
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반도체가 곤충처럼 사물 움직임 감지한다
곤충의 시신경계를 모방하여 초고속, 저전력 동작이 가능한 신개념 ‘지능형 센서’ 반도체의 개발로 다양한 혁신적 기술로 확장가능한 기술이 개발되었다. 이 기술은 교통, 안전, 보안 시스템 등 다양한 분야에 응용되어 산업과 사회에 기여할 것으로 보인다.
우리 대학 신소재공학과 김경민 교수 연구팀이 다양한 멤리스터* 소자를 융합해 곤충의 시신경에서의 시각 지능*을 모사하는 지능형 동작인식 소자를 개발하는데 성공했다고 19일 밝혔다.
*멤리스터 (Memristor): 메모리(Memory)와 저항(Resistor)의 합성어로, 입력 신호에 따라 소자의 저항 상태가 변하는 전자소자.
*시각 지능 (Visual Intelligence): 시신경 내에서 시각 정보를 해석하고 연산을 수행하는 기능.
최근 인공지능(AI) 기술의 발전과 함께, 비전 시스템은 이미지 인식, 객체 탐지 및 동작 분석과 같은 다양한 작업에서 AI를 활용해 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 하지만 기존 비전 시스템은 이미지 센서에서 수신된 신호를 복잡한 알고리즘을 이용해 물체와 그 동작을 인식하는 것이 일반적이다. 이러한 방식은 상당한 양의 데이터 트래픽과 높은 전력 소모가 필요하여 모바일 또는 사물인터넷 장치에 적용되기 어렵다.
한편, 곤충은 기본 동작 감지기(Elementary Motion Detector) 라는 시신경 회로를 통해 시각 정보를 효과적으로 처리해 물체를 탐지하고 그 동작을 인식하는데 탁월한 능력을 보인다. <그림1> 이를 구현하는 데 있어 기존 실리콘 집적회로(CMOS) 기술에서는 복잡한 회로가 요구되기 때문에, 실제 소자로 제작하기 어려운 한계가 있었다.
김경민 교수 연구팀은 다양한 기능의 멤리스터 소자들을 집적하여 고효율⋅초고속 동작 인식이 가능한 지능형 동작인식 소자를 개발했다. 동작인식 소자는 자체 개발한 두 종류의 멤리스터 소자와 저항 만으로 구성된 단순한 구조를 가지고 있다. 두 종류의 서로 다른 멤리스터는 각각 신호 지연 기능과 신호 통합 및 발화 기능을 수행하며, 이를 통해 곤충의 시신경을 직접 모사하여 사물의 움직임을 판단할 수 있음을 확인했다. <그림2>
연구팀은 개발된 동작인식 소자의 실질적인 활용에 대한 가능성을 입증하기 위해 차량 경로를 예측하는 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템을 설계하였으며, 여기에 개발한 동작인식 소자를 적용하였다. <그림3> 그 결과 기존 기술 대비 에너지 소비를 92.9 % 감소하여 더 정확히 사물의 움직임을 예측할 수 있음을 검증하였다.
신소재공학과 김경민 교수는 “곤충은 매우 간단한 시각 지능을 활용해 놀랍도록 민첩하게 물체의 동작을 인지하는데, 이번 연구는 신경의 기능을 재현할 수 있는 멤리스터 소자를 활용해 이를 구현할 수 있었다는 점에 큰 의의가 있다”며, “최근 AI가 탑재된 휴대폰과 같이 에지(edge)형 인공지능 소자의 중요성이 매우 커지고 있는데, 이 연구는 동작 인식을 위한 효율적인 비전 시스템 구현에 기여할 수 있어, 향후 자율주행 자동차, 차량 운송 시스템, 로봇, 머신 비전 등과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구는 신소재공학과 송한찬 박사과정, 이민구 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여했으며, 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, IF: 29.4)’에 지난 1월 29일 字 온라인 게재됐다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 중견연구사업, 차세대지능형반도체기술개발사업, PIM인공지능반도체핵심기술개발사업, 나노종합기술원 및 KAIST 도약연구사업의 지원을 받아 수행됐다. (논문명: Fully Memristive Elementary Motion Detectors for A Maneuver Prediction, 논문링크: https://doi.org/10.1002/adma.202309708)
2024.02.19
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뉴로모픽 반도체로 통증도 느낀다
최근 인간의 뇌를 모방한 뉴로모픽 반도체 소자 연구가 주목받고 있다. 이에서 더 나아가 최근에는 뇌를 넘어 첨단 센서와 휴머노이드 분야에 적용가능한 감각신경계 모사에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
우리 대학 신소재공학과 김경민 교수 연구팀이 새로운 메모리 소자인 멤리스터를 사용하여 통증자극 민감도 조절 기능을 갖는 뉴로모픽 통각수용체 소자를 최초로 구현했다고 15일 밝혔다.
※ 멤리스터(memristor): 메모리(memory)와 저항(resistor)의 합성어로, 전류의 흐름에 따라 저항이 변화하는 전자소자
감각신경계의 핵심적인 역할 중 하나는 유해한 자극을 감지해 위험한 상황을 회피하는 것이다. 특히 통각수용체는 자극이 민감도의 임계치를 넘으면 통증 신호를 발생하여 인체가 자극에서 회피할 수 있도록 한다. 이를 위해 통각수용체의 신호 전달에는 통증 신호를 전달하는 흥분성 신경전달물질(Excitatory Neurotransmitter)과 외부 자극에 대한 임계치를 조절하는 억제성 신경전달물질(Inhibitory Neurotransmitter)이 관여하는 것으로 알려져 있다. 특히 억제성 신경전달물질은 흥분 작용과 역균형을 이뤄 신경의 과도한 활성화를 방지하고, 다양한 외부 자극에 적절하게 반응하기 위한 핵심적인 역할을 가지게 된다. <그림 1> 그동안 이러한 복잡한 감각신경계의 동작을 모사하는 전자 소자를 개발하는 연구가 활발히 진행되었는데, 기존의 연구에서는 흥분성 신경전달물질의 특성은 쉽게 구현할 수 있었으나, 억제성 신경전달물질에 의한 임계치 조절 특성까지 동시에 구현하는데 한계가 있었다.
김경민 교수 연구팀은 이중 전하 저장층 구조를 통해 외부에서의 자극에 대한 임계치를 조절할 수 있는 뉴로모픽 통각수용체 소자를 최초로 개발했다. <그림 2> 두 종류의 서로 다른 전하 저장층은 각각 전도성을 조절하는 흥분성 신경전달물질의 역할과 임계치를 조절하는 억제성 신경전달물질의 역할을 맡아 통각수용체의 필수적인 기능들인 통증 전달 특성(threshold triggering), 통증 완화(Relaxation), 통증 민감화(Sensitization) 등의 특성을 조절할 수 있음을 확인했다. <그림 3> 이는 신경계의 복잡한 기능을 신경계의 동작 원리를 모방하여 단순한 구조의 전자 소자로 구현하는 새로운 방법을 제시한 의의가 있다.
또한, 이 소자는 온도 자극에도 반응하는 온도수용체 특성을 보였으며, 특히 억제성 상태를 제어하여 단일 소자가 고온 범위와 저온 범위를 모두 감지할 수 있는 가변적인 온도수용체 특성을 구현할 수 있었다. <그림 4> 이러한 통각수용체, 온도수용체 소자는 인간을 모방하는 휴머노이드 피부에 적용하여 인간과 같은 방식으로 자극을 감지하는 센서로 활용될 수 있다.
김경민 교수는 "이번 연구는 흥분성 및 억제성 신호 작용의 특성을 단일 소자에 구현해, 간단한 반도체 기술로 복잡한 생물학적 감각신경계의 특성을 모사하는 새로운 방법론을 제시한 것에 큰 의의가 있다ˮ며 "이처럼 임계치를 조절할 수 있는 특성은 감각신경계 모사뿐 아니라 임계 스위칭 특성을 활용하는 보안 소자나 차세대 컴퓨팅 소자에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ고 밝혔다.
한편 이번 연구는 신소재공학과 김근영 석박사통합과정 학생이 제1 저자로 참여했으며, 국제 학술지 `어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, Impact Factor: 29.4)'에 10월 21일 字 온라인 게재됐다.
이번 연구는 한국연구재단, 나노종합기술원, KAIST, 그리고 SK 하이닉스의 지원을 받아 수행됐다. (논문명: Threshold Modulative Artificial GABAergic Nociceptor, 논문링크: https://doi.org/10.1002/adma.202304148)
2023.11.15
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롯데그룹으로부터 140억 원 발전기금 유치
우리 대학이 롯데그룹(회장 신동빈)으로부터 140억 원의 발전기금을 유치했다. 발전재단 관계자는 "롯데와 KAIST의 열린 혁신을 바탕으로 탄소중립 및 사회공헌 디자인 등 다양한 연구 협력을 목적으로 이번 발전기금을 유치했다"라고 전했다. 롯데지주, 롯데케미칼, 롯데정밀화학, 롯데쇼핑, 코리아세븐, 롯데하이마트, 롯데멤버스, 롯데GFR, 롯데제과, 롯데칠성음료 등 10개 계열사가 참여해 출연한 발전기금은 'LOTTE-KAIST R&D센터'와 'LOTTE-KAIST 디자인센터' 건립에 활용된다.
2025년 하반기 준공 예정인 양 센터는 최첨단 인프라를 활용해 산-학이 경계를 허물고 협업할 수 있는 연구 허브로 조성된다. KAIST의 글로벌 역량을 바탕으로 미래 기술 상용화를 위한 연구와 산업계의 신성장 동력을 창출할 수 있는 아이디어 및 솔루션을 발굴하는 프로젝트를 지원할 예정이다. 생명화학공학과가 운영하게 될 'LOTTE-KAIST R&D센터'는 기후변화와 이에 따른 탄소 중립을 실현하기 위한 경계를 초(超) 경계 협업형 연구 클러스터로 조성된다. ▴바이오-지속가능성(Sustainability) ▴탄소중립 소재 및 에너지 ▴영양 및 헬스케어(Advanced Food and Healthcare) 등 세 가지 주제를 중심으로 시스템대사공학, 바이오연료/플라스틱, 그린수소, 신재생에너지, 배터리 분야의 포괄적인 연구가 수행된다. 연구에서 시작해 실험, 시제품 제작, 사업화에 이르기까지 모든 단계를 지원하는 연구공간에는 개방형 공동실험실이 마련되며, 연구성과는 롯데와 협업을 통해 상용화를 시도할 계획이다. 'LOTTE-KAIST 디자인센터'는 산업디자인학과에서 운영한다. 사회공헌 디자인 랩, AI 및 데이터 기반 디자인 랩, 메타버스 디자인 랩, 사용자 경험 및 서비스 디자인 랩이 설치된다. 각 랩에서는 ▴제로웨이스트 디자인 및 디자인씽킹(Design Thinking) 기반의 ESG 연구 ▴데이터 기반 사용자 경험 디자인 연구 및 인간중심 인공지능 상호작용 기술·서비스 개발 ▴체화된 상호작용을 기반으로 가상과 현실을 통합한 미래형 제품 및 서비스 연구 ▴ 사용자 중심 디자인을 통한 신규 디지털 서비스 개발 등이 수행된다. 또한, 캠퍼스 및 지역사회 구성원들에게 개방되는 테스트베드(가칭 Playground L)도 만들어진다. 도출된 연구성과를 미래 유통의 혁신적 서비스로 구현해 실제 소비자들의 체험을 통해 검증받는 공간으로 활용된다. 우리대학과 롯데는 신사업 추진 연구개발 역량 강화를 위해 지속적으로 협업해왔다. 롯데케미칼은 올해 1월 탄소중립 사회 실현을 위한 미래 기술확보와 인재 발굴을 위해 롯데케미칼-KAIST 탄소중립연구센터를 설립했다. 기존 청정수소·친환경 납사 등 탄소중립 분야 연구 프로젝트 5건을 진행 중이며, 전지 소재와 공정 분야 연구 프로젝트 3건을 추가할 예정이다. 지난해 9월에는 배상민 산업디자인학과 교수가 롯데지주 내 디자인경영센터 사장으로 선임되어 제품과 서비스의 디자인 혁신은 물론, 창의적인 조직문화 강화 및 기업 전반의 혁신을 가속하는 데 일조하고 있다. 또한, 올해 2월에는 이광형 총장의 초청을 받은 신동빈 회장이 우리 대학을 방문한 바 있다. 이광형 총장은 "미래 혁신을 향한 롯데의 혜안과 이를 실행하기 위한 과감한 기부 결정에 감동과 감사의 마음을 전한다"라고 말했다. 이어, 이 총장은 "산-학이 뜻을 모아 자유로운 분위기 속에서 교류하는 연구공간에서 미래 유통을 선도하고 지구와 인류의 지속가능한 발전을 도모할 획기적인 성과가 태동하길 기대한다"라고 전했다.
2022.08.30
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김성용 교수, 전 세계 해양경계류 연구팀 운영위원 선정
〈 김성용 교수 〉
우리 대학 기계공학과/인공지능연구소 김성용 교수가 전 세계 해양경계류 및 연안 상호작용 (Boundary Currents and Shelf Sea Interactions; BC/SSI) 연구팀 운영위원에 선출됐다.
김 교수는 2020년 해양경계류 및 연안 상호작용 관련 워크숍을 시작으로 2021년 국제연합 (United Nations) 해양과학 10개년 사업 등에 참여하게 된다. 전지구적 환경 문제와 환경복원에 대한 관심이 커지는 가운데 전 세계 해양관측 컨소시엄을 통한 다양한 활동을 할 것으로 기대된다.
연구팀은 전 세계 해양관측 컨소시엄(Global Ocean Observing System; GOOS) 산하의 해양 물리 및 기후 관측 패널 (Ocean Observations Physics and Climate; OOPC) 소속으로 대양과 연안 사이 해양관측의 연계, 연안 커뮤니티로의 해양정보 제공을 통한 과학계와 사회에 유의미한 기여, 기존 관측 네트워크의 융합 및 활성화를 목표로 한다.
현재 북태평양해양과학기구 관측전문위원 및 연안 관측 자문위원과 OceanObs’19 프로그램 운영위원으로 활동 중인 김 교수는 북태평양 캘리포니아 해류의 장기간 연구 및 학문적 성과와 북서 태평양의 지역적 대표성을 고려해 다수의 학자로부터 추천을 받아 선출됐다.
운영위원은 전 세계 경계류가 있는 5개 대양(북태평양, 남태평양, 북대서양, 남대서양, 및 인도양)에서 각각 선출됐으며 한국 해양 과학자로는 김 교수가 최초이자 유일하다.
교내에서 전 지구를 대상으로 하는 대규모 연구 및 지구과학 관련 분야가 희소함에도 김 교수는 국제 학회에서의 학문적 수월성과 리더십을 인정받아 연구팀에 선발됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전세계 해양 경계류 (Boundary Currents)는 5개 대양의 아열대 지역을 흐르는 주요한 해류로, 적도에서 극지역으로 또한 극지역에서 적도로 열의 이동을 통하여 전지구의 해수 순환 및 기후변화의 영향을 준다. 대양을 중심으로 서쪽 및 동쪽 경계를 흐르는 난류와 한류로 각각 구성된다.
2019.04.29
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세계 연구중심대학 총장회의 폐막
- KAIST, 서울 밀레니엄 힐튼호텔에서 ‘경계 없는 창의적인 교육’을 주제로 개최 -- 세계 연구중심대학들의 미래에 지향해야할 방향을 제시한 선언문 채택 -
우리 학교가 8일 오전 9시부터 서울 밀레니엄 힐튼호텔에서 개최한 제4회 ‘2011 세계 연구중심대학 총장회의’가 오후 6시 연구중심대학들이 미래에 지향해야 할 방향을 제시하는 원칙과 실천사항들을 담은 선언문 채택을 끝으로 성황리에 폐막했다.
KAIST가 주관한 이번 총장회의에는 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스(UC 버클리), 덴마크 공대, 독일 베를린공대, 영국 요크대, 홍콩과기대, 호주 퀸즈랜드대, 브라질 싱가폴 난양공대, 일본 동경대, 그리고 한양대, 이화여대 등 국내외 27개국 60여개 대학에서 70여명의 총장 및 부총장, 그리고 정부기관 및 대학관계자 등 120여명이 참석했다.
올해로 네 번째 열린 이번 총장회의 참가자들은 ▲사회를 변화시키기 위한 과학기술대학의 역할과 문제해결을 위한 참여과정 ▲신생대학을 위한 교육혁신 방안 ▲경계 없는 교육 ▲글로벌 자본시대에서의 대학의 역할’ 등 30여개의 다양한 주제발표를 통해 21세기 새로운 교육 패러다임과 모델을 제시하고 인성과 실력을 겸비한 미래의 지도자 양성을 위해 심도 있는 의견을 나눴다.
주제발표자로서는 외국인으로서 요르그 스타인바크(Jörg Steinbach) 독일 베를린공대 총장과 토드 라우슨(Tod A. Laursen) UAE 칼리파 과학기술연구대학(KUSTAR) 총장, 라스 팔레슨(Lars Pallesen) 덴마크공대 총장, 폴 그린필드(Paul Greenfield) 호주 퀸즈랜드대 총장 등이 참가했다.
특히, 이번 회의에 초청을 받은 로버트 비르기뉴(Robert J. Birgeneau) 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스 총장은 ‘21세기 전 지구적 도전과제에 관하여’라는 주제로 강연했고 서남표 KAIST 총장을 비롯, 김재훈 삼성중공업 수석부사장, 배성근 교육과학기술부 국제협력관이 국내 발표자로 참가했다.
한편 ‘2011 세계 연구중심대학 총장회의’에 참석한 총장들은 회의 마지막에 지속적인 발전을 이루는데 필요한 기술을 갖춘 유능한 지도자를 양성하기 위해서는 현재의 교육패러다임을 바꾸는 것이 필요하다는 데에 의견을 같이하고 선언문을 채택, 발표했다.
참석자들이 발표한 선언문의 주요내용을 보면 급격한 사회적 변화와 기술발전에 부응키 위해서는 교육시스템의 변화가 필요하며 현재 인류가 직면한 문제해결을 위해 대학과 기업, 그리고 정부가 함께 힘을 합칠 수 있는 가능한 방법들을 모색해왔고 앞으로도 지속적으로 추진하겠다는 내용이 담겨있다.
참석자들은 또 선언문을 통해 개발도상국과 선진국 모두에 있는 빈곤층을 도와 인류의 전반적인 삶의 질을 향상시키기 위해 세계 과학기술대학들 간의 협력 네트워크를 더욱 발전시킬 것을 다짐했다.
이와 함께 이들은 에너지, 환경, 물, 식량 등 21세기 인류가 직면해 있는 핵심적 문제들을 해결하기 위해서는 세계적인 기업, 학계, 그리고 정부가 함께 추진하는 공동연구를 위한 준비가 더욱 가속화 돼야 하며 국제적인 단체들은 연구중심대학들이 이러한 방향으로 힘을 기울일 수 있도록 더욱 강력한 지원을 해줘야 한다고 촉구했다.
이들은 특히 기존의 지식기반 교육은 창의적이고 학생중심적이며 문제해결에 바탕을 둔 교육으로 전환돼야 한다고 강조하는 한편 KAIST가 IT기술을 기반으로 기존 강사중심에서 학생중심의 학습 환경으로 변화를 목표로 개발, 추진 중인 I-Four 교육시스템을 사례로 들고 세계 연구중심대학의 졸업생들이 사회경제적 변화의 요구에 부응키 위해서는 교육방법론에 있어 전반적인 변화가 필요하다고 강조했다.
►2011 세계 연구중심대학 총장 회의 선언문
2011 년 11 월 8 일
2008 년 창립된 세계 연구중심대학 총장회의는 연구중심대학들과, 정부 그리고 산업계의 대표자들과 지도자들이 함께 모여 의견을 교환하기 위한 장을 마련하는 데 핵심적 역할을 해왔습니다.
참석자들은 글로벌 이슈들을 해결하는데 도움이 되는 기술적 발전을 효율적으로 활용하는 한편, 전 세계 연구중심대학들간의 협력과 능률성을 증진시키기 위한 네트워크를 더욱 공고히 하는데 필요한 발판을 마련하기 위해 다양한 방법들을 모색해왔습니다.
주요한 목표로, 참석자들은 지속적인 발전을 이루는 데 필요한 기술을 갖춘 유능한 지도자를 양성하기 위해서는 현재의 교육 패러다임을 바꾸는 것이 필요하다는 데에 의견을 같이 하고 있습니다. 이것은 연구중심대학들이 미래에 지향해야 할 방향을 제시하는데 꼭 필요한 것입니다.
이같이 중요한 목표를 추구하는데 있어, 우리는 다음의 원칙들과 실천사항을 지지합니다.
♦변화의 필요성
급격한 사회적 변화와 기술적 발전에 부응하기 위해서는 현재 전 세계적으로 통용되는 교육시스템은 바뀌어야 합니다. 최근에 진행되고 있는 기술적 발전은 좀 더 효율적인 방식으로 추진할 필요가 있습니다. 즉, 대학의 잠재력과 사회에 미치는 영향력을 극대화 할 수 있는 방향으로 자원이 효율적으로 활용되어야 합니다.
♦공동의 문제를 해결하기 위한 폭넓은 협력
연구대학들은 현재 인류가 직면하고 있는 문제들에 대한 인식과 우려에 뜻을 같이하고 있습니다.
우리는 전 세계적으로 적용될 수 있는 실행 가능한 해결책을 찾기 위해 대학과 기업, 그리고 정부가 함께 힘을 합칠 수 있는 가능한 방법들을 모색해왔고, 앞으로도 지속적으로 그렇게 할 것입니다.
♦교육의 새로운 포커스
기존의 지식기반 교육은 창의적이고, 학생 중심적이며, 문제해결에 바탕을 교육으로 전환되어야 합니다. 한 예로, KAIST 의 I-Four 교육은 IT 기술을 기반으로 하여 개별화되고, 통합적이며, 국제화된 교육시스템으로, 강사 중심의 학습 환경을 학생을 중심으로 한 학습 환경으로 바꾸는 것을 목표로 하고 있습니다. 좀 더 광범위하게 말해, 전 세계 연구중심대학의 졸업생들이 사회경제적 변화의 요구에 부응하기 위해서는 교육 방법론에 있어 전반적인 변화가 필요하다는 것입니다.
♦연구의 핵심적 역할에너지, 환경, 물, 식량, 그리고 지속가능성을 계속 공급하고 보존하는 것을 포함하는 21 세기의 핵심적 문제들을 해결하기 위해서는 세계적인 기업, 학계 그리고 정부가 함께 추진하는 공동연구를 위한 준비가 더욱 가속화되어야 합니다. 국제적인 단체들은 연구중심대학들이 이러한 방향으로 힘을 기울일 수 있도록 더욱 강력한 지원을 해주어야 합니다.
♦범세계적 요구를 충족시키기 위한 네트워크
우리는 전 세계 과학기술대학들간의 협력 네트워크를 더욱 발전시키기 위한 노력을 더욱 집중적으로 꾸준히 해 나갈 것입니다. 그렇게 함으로써 정보와 자원, 그리고 연구 인력간의 교류를 더욱 활성화시켜, 과학 기술의 범세계적인 발전을 이룰 수 있습니다. 이러한 노력의 궁극적인 목적은 개발도상국과 선진국 모두에 있는 빈곤층을 도와 인류의 전반적인 삶의 질을 향상시키는 것입니다.
이 선언문은 2011 년 세계연구중심대학 총장회의의 대표자들을 대신하여 작성되었습니다. 본인은 이 선언문의 내용을 지지하는 바입니다.
2011.11.08
조회수 22579
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신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지에 대한 연구 동향 리뷰
- 2년여 동안의 집필, 600 여개의 참고문헌, "케미컬 리뷰즈" 온라인판 6월호 게재
우리학교 화학과 데이비드 처칠(David G. Churchill) 교수가 "신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 대한 리뷰" 논문이 화학분야 세계적 학술지인 ‘케미컬 리뷰(Chemical Reviews)" 지 온라인판(6월 13일자)에 게재됐다.
신경계 독성 물질은 일반적으로 유기포스폰산(organophosphonate) 화학 구조를 가지고 있으며, 중추신경계에 치명적인 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 물질들에 대한 독성 제거 및 감지에 대한 요구가 계속 있다. 대표적인 신경계 독성 물질로는 VX, 사린(Sarin), 타분(Tabun), 소만(Soman) 가스 등이 있으며, 사린 가스는 1995년 도쿄 지하철 독가스 사건에 사용되기도 한 위험한 물질이다.
이번 리뷰 논문에서는 지난 수십년 동안 발표됐던 신경계 독성 물질의 독성 제거 및 감지 기술에 관한 논문 및 특허에 관해 요약 정리했다. 실제 독성 물질을 이용한 연구뿐만 아니라 상대적으로 독성이 약한 구조적 유사체 및 유기포스폰산 살충제를 이용한 연구 결과도 본 리뷰에서 다루었다. 주요 내용으로는 ▲ 신경계 독성 물질 및 유사체에 대한 소개 및 신경계 작용 기작 ▲ 다양한 화학 반응(가수분해, 산화반응, 친핵체반응, 표면화학)을 이용한 신경계 독성 물질의 분해 및 독성 제거 ▲ 다양한 분석 방법(분광학적 기술, 크로마토그래프, 질량 분석, 전기화학)을 이용한 감지 기술 등을 포함하고 있다.
처칠 교수는 “이번 리뷰는 신경계 독성 물질에 대한 그 동안의 연구 정보를 제공하며, 이를 바탕으로 새로운 연구 분야 및 전략을 세우는 데에 도움을 줄 것이며, 이를 통해 더욱 폭넓은 분자 수준에서의 신경계 독성 물질의 이해에 전환점이 될 것” 이라고 밝혔다.
한편, 이 논문은 처칠 교수와 김기봉, Tsay Olga 박사과정 학생 및 미국 켄터키 주립대학 데이비드 에트우드(David A. Atwood) 교수가 약 2년에 걸쳐 공동 집필했다.
2011.08.22
조회수 15779
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논리 아닌 환상을 쫒는 과학 문화를 경계하며
김경수 기계공학과 교수가
대전일보 2011년 5월 19일(목)자 칼럼을 실었다.
제목: 논리 아닌 환상을 쫒는 과학 문화를 경계하며
신문: 대전일보
저자: 김경수 기계공학과 교수
일시: 2011년 5월 19일(목)
기사보기: 논리 아닌 환상을 쫒는 과학 문화를 경계하며
2011.05.19
조회수 11155
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엄효준 교수, 독일의 세계적 출판사에서 대학원교재 출간
엄효준 교수, 독일 세계적 출판사에서 대학원 교재 출간
KAIST(총장직무대행 : 劉進)는 전기 및 전자공학전공, BK21 정보기술사업단 엄효준(嚴孝俊, 54) 교수가 최근 독일의 세계적인 출판사인 슈프링거(Springer-Verlag)출판사를 통해 본인의 2번째 저서인『경계치 문제를 위한 전자파 이론(Electromagnetic WaveTheory for Boundary-Value Problems)』을 발간했다고 밝혔다.
한국정보통신대학교 전파교육센터의 일부 지원을 받아 발간된 이 책은 KAIST 전기 및 전자공학전공 대학원 교재로 개발되었으며, 저자인 嚴 교수는 지난 수 년간 대학원 교과목인 전자장이론 및 파동론을 강의하는 동안 모아둔 강의노트를 책의 내용으로 담았다. 대학원 전자장 과목 교재는 현재까지 많은 종류가 개발, 사용되어 왔으나, KAIST의 대학원생들에 대한 1년 코스의 강의 교재로는 부족한 면이 많았다.
嚴 교수는 이러한 점들을 감안, 전자기학의 근본을 수학적인 경계조건 문제풀이 관점으로 해석하였으며, 약 300page에 걸쳐서 전자파 이론을 간결하게 소화할 수 있도록 수식을 전개하였다. 특히 무선통신이 IT(Information Technology)분야의 중요한 축으로 부상하는 점을 고려하여 통신공학을 전공하는 대학원생을 목표로 삼고 있다.
이 교재는 △정형화된 전자장 경계조건 문제를 제시하고 풀어봄으로써 응용수학의 여러가지 해석적 기법을 연마할 수 있도록 하였으며 △필요한 수학적인 유도과정을 자세히 제시하였고 △특히 복소수 유수정리, 푸리에 변환, 함수 직교성 등과 같은 수학적인 개념을 전자기 문제에 응용하였다는 점 등이 특징이다.
Springer-Verlag 社는 160여년의 역사를 가진 과학서적 전문 출판사로 1842년 독일 Berlin에서 처음 서적관련 사업을 시작한 이래, 역대 노벨상 수상자 다수가 이 출판사에서 서적을 출판하였으며, 아인슈타인도 이 출판사를 통해 상대성이론을 발표한 것으로 알려지고 있다.
한편, 嚴 교수는 지난 2001년 9월에도 이 출판사를 통해 『산란파이론(Wave Scattering Theory)』이란 책을 발간하였는데, 이 책은 저자가 실험실에서 10여년 동안 수행한 연구업무를 체계적으로 정리한 전문서적으로서 전자파의 산란현상을 비롯한 파(wave)의 산란 특성을 이해하기 쉽도록 썼으며, 특정한 경계조건을 만족하는 파동방정식의 해석을 푸리에 변환기법(사인 코사인 함수의 직교성을 이용하여 임의의 함수를 복원하는 기법)을 통해 분석적으로 제시하고 있다. 이 책은 현재 KAIST에서 대학원 교재로 사용되어지고 있으며, 세계 여러 유명대학 도서관에도 비치되어 있는 것으로 알려졌다.
2004.06.09
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