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웨어러블 로봇이 걸어와 장애인에게 착용되다니!
하반신 완전마비 장애인을 위해 우리 연구진이 이제는 휠체어에서 내릴 필요 없이 로봇이 직접 걸어와서 타인의 도움 없이 바로 착용할 수 있도록 개발한 새로운 웨어러블 로봇을 공개하였다. 또한, 공경철 교수팀은 2020년 사이배슬론(Cybathlon)의 웨어러블 로봇 종목에서 금메달을 딴 이후 4년 만에 열리는 제3회 사이배슬론에 출전한다.
우리 대학 기계공학과 공경철 교수(엔젤로보틱스 의장) 연구진이 하반신마비 장애인용 웨어러블 로봇의 새로운 버전, 워크온슈트 F1 (WalkON Suit F1)을 24일 공개했다.
워크온슈트는 연구팀이 2015년부터 지속적으로 연구해 온 하반신마비 장애인을 위한 웨어러블 로봇이다. 이번 로봇은 하반신마비 중에서도 중증도가 가장 높은 ASIA-A(완전마비)레벨을 대상으로 한다. 따라서 현재 ㈜엔젤로보틱스의 상용화를 통해 전국적으로 보급되고 있는 재활치료 및 근력 보조 웨어러블 로봇과는 개발 목적이 다르다.
이미 공 교수 연구팀은 2016년에 워크온슈트1을 처음으로 발표한 이후, 2020년에 워크온슈트4를 발표하면서 보행속도를 시속 3.2km까지 끌어올려 비장애인의 정상 보행속도를 달성한 바 있다. 이외에도 일상생활에서 마주할 수 있는 좁은 통로, 문, 계단 등의 장애물을 통과하는 기능을 선보였다.
그러나, 로봇을 착용하기 위해 타인의 도움이 반드시 필요하다는 모든 웨어러블 로봇이 가진 본질적인 문제를 똑같이 갖고 있었다. 로봇을 입고 나면 타인의 도움 없이 걸을 수 있는데, 로봇을 입기 위해 누군가의 도움이 필요한 것이다.
이번에 새로 공개한 워크온슈트 F1은 이러한 본질적인 문제에 대한 기술적인 해결 방안을 제시했다. 휠체어에서 내리지 않고 타인의 도움 없이 로봇을 바로 착용할 수 있도록 후면 착용 방식이 아닌, 전면 착용 방식을 적용했다.
또한 로봇을 착용하기 전에는 마치 휴머노이드처럼 스스로 걸어와 착용자에게 다가온다. 무게중심을 능동적으로 제어하는 기능을 적용해서, 착용자가 로봇을 잘못 밀더라도 넘어지지 않고 균형을 유지하는 기능도 구현됐다. 휴머노이드와 웨어러블 로봇을 넘나드는 워크온슈트 F1의 디자인은 우리 대학 산업디자인학과 박현준 교수가 맡았다.
웨어러블 로봇 본연의 기능도 대폭 개선됐다. 직립 상태에서는 두 손을 자유롭게 사용할 수 있는 것은 물론이고, 지팡이 없이 수 걸음을 걸을 수 있도록 균형 제어 성능이 향상됐다.
부품 단위에서의 기술 발전도 주목할 만하다. ㈜엔젤로보틱스와의 긴밀한 협업으로 로봇의 핵심부품인 모터와 감속기, 모터드라이버, 메인 회로 등을 전부 국산화했으며, 모터와 감속기 모듈의 출력밀도는 기존 연구팀의 기술에 비해 약 2배(무게당 파워 기준), 모터드라이버의 제어 성능은 해외 최고 기술 대비 약 3배(주파수 응답속도 기준) 향상됐다.
특히, 고가의 상위제어기를 사용하지 않아도 고급 모션제어 알고리즘을 안정적으로 구현할 수 있도록 모터드라이버의 임베디드 소프트웨어 기술이 대폭 향상됐다. 이외에도 장애물 감지를 위한 비전, 인공지능 적용을 위한 AI보드 등이 탑재됐다.
공 교수는, “워크온슈트는 장애인을 위한 웨어러블 로봇 기술의 결정체”라고 설명하면서, “워크온슈트에서 파생된 수많은 부품, 제어, 모듈 기술들이 웨어러블 로봇 산업 전체의 표준을 제시하고 있다”고 밝혔다.
공 교수 연구팀은 워크온슈트F1을 공개하면서, 4년 만에 열리는 제3회 사이배슬론에 출전한다고 밝혔다. 10월 27일 열리는 이번 대회는 박정수 연구원을 주장으로, 김승환 연구원(완전마비 장애인)이 선수로 참가할 예정이다.
이번에 새로 열리는 대회는 지난 대회보다 미션의 난이도가 대폭 올랐으며, 그 수도 6개에서 10개로 늘어났다. 일부 미션은 일상생활에서 마주할 만한 수준을 넘어 지나치게 도전적으로 설정했다는 비판이 나올 정도다.
이에 대해 박정수 주장은 “이미 지난 대회에서 1등을 차지한 만큼 이번 대회에서는 순위 경쟁보다는 기술적 초격차를 보여주는 것이 목표다”라고 포부를 밝혔다.
사이배슬론 대회는 스위스에서 4년마다 개최되는 장애 극복 사이보그 올림픽이다. 이번 대회는 10월 27일 일부 참가자는 스위스 현지에서, 일부는 각국의 경기장에서 생중계하는 하이브리드 방식으로 진행된다. 공 교수 연구팀은 엔젤로보틱스의 선행연구소(플래닛대전) 내에 설치된 경기시설에서 온라인으로 참가한다.
한편, 워크온슈트F1의 시연 영상은 아래 링크를 통해 확인할 수 있다.
(https://www.youtube.com/KyoungchulKong_EXO-Lab)
2024.10.24
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′인구 위기를 과학기술로 극복′ 아이디어 찾습니다
우리 대학이 국가적 당면 과제인 인구 위기를 과학기술 아이디어로 해결하기 위한 대국민 아이디어 공모전을 개최한다. 2022년에 이어 두 번째로 열리는 'KAIST Crazy Day 아이디어 공모전'은 우리 대학과 국민이 함께 획기적인 역발상 아이디어를 찾아 공유하는 행사다.
파격적(Crazy)이고 창의적인(Creative) 사고, 실패를 두려워하지 않는 도전적 자세(Challenging), 타인을 향한 배려(Caring) 등 ‘4C’로 상징되는 KAIST 고유의 정신을 바탕으로 우리 사회가 직면한 위기와 도전 과제에 능동적으로 대처하는 문화를 확산하기 위해 마련됐다. 오는 18일부터 다음 달 12일까지 제안서를 접수하는 이번 공모전은 '인구 위기 극복을 위한 과학기술의 활용 아이디어'를 발굴한다. 특히, 초저출산, 초고령화, 인구감소, 경제성장률 위축, 지방소멸, 병역자원 부족 등 우리 사회가 직면한 인구 전환기에 대응하는 아이디어를 토대로 문제를 해결하기 위한 논의의 장을 마련하는 것이 목표다. 과학기술을 접목해 인구 위기를 극복할 수 있는 독창적이고도 색다른 아이디어가 있는 사람이라면 개인 또는 3인 이하의 팀을 이뤄 누구나 참여할 수 있다. 우리 대학 홈페이지(☞알림사항 바로가기 클릭) 또는 KAIST 국가미래전략기술 정책연구소 홈페이지(☞바로가기 클릭)를 통해 1인(팀)당 1건의 아이디어를 접수 기간 내에 제안하면 된다. 접수된 제안서는 아이디어의 구현 가능성, 사회‧윤리적 효과, Crazy Day 정신(4C) 부합성, 혁신성, 대중성, 상징성 등을 기준으로 내·외부위원으로 구성된 심사단의 평가를 거친다. 선발된 상위 5개 팀은 오는 6월 우리 대학 대전 본원에서 열리는 공개 발표 심사에 참여해 최종 수상작을 가리게 된다. 대상 1팀에는 500만 원, 최우수상 1팀 300만 원, 우수상 3팀에는 각 100만 원의 상금과 함께 KAIST 총장상이 수여된다. 이광형 총장은 "지난해 우리나라의 합계출산율은 0.72명으로 2025년 초고령사회로의 진입이 예상되며, 고령화의 속도도 세계에서 가장 빠르게 진행되는 만큼 인구문제에 국민 모두가 관심을 가지고 극복을 위한 지혜를 모아야 한다"라고 말했다. 이어, 이 총장은 "인류가 위기에 처할 때마다 과학기술은 돌파구를 만들어준 원동력이었다”라며, “이번 공모전을 통해 훌륭한 아이디어가 많이 제안되어 인구 위기 극복으로 이어지기를 바란다"라고 밝혔다.
2024.03.15
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방방프로젝트 두 번째, Butterfly 커버 영상 공개
우리 대학의 'KAIST 밴드'가 모던 록 밴드 러브홀릭스의 곡 'Butterfly'를 커버한 영상을 공개했다. 이번 커버 영상 제작을 위해 류석영 전산학부장, 박경렬 과학기술정책대학원 교수, 김건우 전산학부 학사과정, 박혜수 산업및시스템공학과 학사과정 학생이 보컬리스트로 참여했다. 김건 물리학과 박사과정, 이승윤 생명과학과 학사과정 학생이 기타를, 권태혁 건설및환경공학과 교수가 베이스를 맡았다. 김미영 생명과학과 교수와 강민석 전산학부 교수는 각각 키보드와 드럼을 연주해 수준급의 실력을 자랑했다. 'KAIST 밴드'의 이번 합주는 우리 대학이 지난해 7월부터 진행해온 '방방 프로젝트'의 두 번째 기획으로 제작됐다. '방방 프로젝트'는 코로나 19로 혼란을 겪고 있는 캠퍼스 구성원들에게 음악이 주는 위로와 힘을 전하기 위해 시작되었으며, 학생생활팀이 제작을 지원했다. 방역지침을 준수하기 위해 각자의 공간에서 개별적으로 영상을 촬영한 뒤 편집 기술로 한데 모은 `온라인 합주' 형식으로 영상을 완성했다. 'KAIST 밴드'는 영상을 공개하며 "하루빨리 활기찬 캠퍼스에서 만나길 기대합니다. 코로나19로 인해 장기간 고군분투하시는 모든 분의 헌신에 진심으로 감사의 마음을 전합니다"라는 메시지를 전했다. 'Butterfly' 커버 영상은 우리 대학 공식 유튜브 채널에서 확인할 수 있다. ▶ '방방프로젝트’ 두 번째: KAIST 밴드, Butterfly 커버 영상 바로가기 => https://www.youtube.com/watch?v=Fj0TJF00c4I▶ '방방프로젝트’ 첫 번째: 스마일 보이(Smile boy)' 커버 영상 바로 가기 => https://www.youtube.com/watch?v=YKiqGRDQKtM
2021.04.20
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코로나19 극복을 희망하는 ‘KAIST 방방프로젝트’ 공개
"코로나19 탓에 서로 떨어진 채 한 학기를 보내야 했지만, 영상이라는 매개체를 통해 우리는 여전히 연결되어 있다는 메시지를 전하고 싶었습니다ˮ
우리 대학 구성원들이 직접 제작한 `KAIST 방방프로젝트'라는 영상이 학교 공식 유튜브 계정을 통해 공개됐다.
코로나19 극복을 희망하는 학생들의 메시지를 담은 응원가 영상은 사회적 거리두기의 일환으로 학생들이 각자의 방에서 개별적으로 영상을 촬영한 뒤, 편집 기술로 한데 모은 `온라인 합주' 형식으로 재작됐다. 베이스, 드럼, 기타, 키보드로 구성된 4인조 밴드가 밝은 멜로디와 희망찬 가사를 담은 '스마일 보이(Smile boy)'라는 곡을 연주한 뒤 16명의 학생이 참여해 목소리를 덧입혔다.
이 프로젝트는 류석영 학생생활처장의 제안으로 시작됐다. 방과 방을 잇는다는 의미를 담아 가수 이한철 씨가 처음 선보인 '방방 프로젝트'를 접한 류 처장은 KAIST에서도 이와 같은 유의미한 시도를 해보고자 함께할 학생을 모집했다.
KAIST에서 학창 시절을 보내며 음악 동아리에서 활동한 경험이 있는 류 처장은 "코로나 19로 혼란을 겪고 있는 캠퍼스 구성원들에게 음악이 주는 위로와 힘이 필요한 때인 것 같아 제안했다ˮ고 밝혔다. KAIST 교내 음악 동아리인 강적·바오밥·동틀무렵·TD 등의 동아리를 중심으로 자원하는 참가자들이 모였고 인문사회과학부 이경면 교수도 힘을 보탰다.
기획에 참여한 김건우(전산학부 17학번) 학생은 "자취방에서 온라인 수업을 들으며 한 학기를 보내는 동안 많이 외로웠다ˮ며 "물리적으로는 함께 있을 수 없지만 이런 상황일수록 서로를 의지하며 더욱 힘을 내보자는 생각으로 참여했다ˮ고 말했다. 편집을 맡은 함창수(전산학부 14학번) 학생도 "촬영한 장소는 각기 다르지만 영상 속 공간에서만큼은 서로 연결돼 있다는 느낌을 전달하기 위해 노력했다ˮ고 설명했다.
신성철 총장도 영상 제작에 동참해 "각자 떨어져 있지만 하나 된 마음으로 서로를 격려하며 세상을 이롭게 하는 꿈을 키워나가자ˮ라고 응원한 뒤 방역 일선에서 최선을 다하고 있는 의료인들의 노고에도 감사를 전했다.
한편, KAIST는 이달 9일 교학부총장 서신을 통해 가을학기에도 비대면(원격) 수업을 실시하기로 한 결정을 교내 구성원에게 알렸다. 다만 실험‧실습‧실기 위주의 일부 교과목은 대면 수업으로 진행된다.
사상 처음으로 봄 학기 원격수업을 경험한 함창수 학생은 비대면 수업의 장점으로 원하는 시간에 강의를 들을 수 있다는 점과 이해가 미진한 부분이 있을 때 반복해서 학습할 수 있다는 점을 꼽았다. 다만 단점으로는 집중력과 학업능률의 저하, 불가능한 일대일 대면 질문, 돌발 상황에 대처가 어려운 화상 시험 방식 등을 지적했다.
봄 학기에 이어 두 번째 비대면(원격) 수업을 준비하는 김건우 학생은 혼자 있는 자취방에서 정해진 수업 시간에 구애받지 않고 지내다 보니 식사나 수면 등의 생활패턴이 쉽게 불규칙해지는 것을 신경 써야 할 점으로 꼽았다. 그는 또 "우울하거나 무기력해지는 등 코로나19에 매몰되는 느낌을 받을 때가 있었기 때문에 가을학기에는 주기적인 식사와 운동을 통해 최대한 돌파구를 찾을 계획ˮ이라고 밝혔다.
교수자로서 원격수업을 진행했던 류석영 처장은 원격수업의 미흡한 점이 발견될 때마다 학생들의 의견을 수렴해 학교에 전달해준 총학생회의 노력과 불편한 상황 속에서도 서로의 어려움을 이해하며 힘을 모아준 구성원의 노력 덕분에 KAIST가 안정적인 비대면 수업을 진행할 수 있었다고 평가했다.
류 처장은 이어 "전 과목 원격수업이라는 경험해보지 못한 일 앞에서 많이 당황하고 긴장한 것은 교수님들도 마찬가지였다ˮ면서 "그간의 시행착오를 바탕으로 가을학기에는 보다 나은 수업 환경을 만들어가겠다ˮ고 말했다. KAIST 학생들이 참여한 `방방 프로젝트'의 스마일 보이 영상은 KAIST 공식 유튜브 계정( https://www.youtube.com/watch?v=YKiqGRDQKtM )에서 확인할 수 있다.
2020.07.21
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코로나19 극복을 위한 실시간 온라인 국제포럼 22일 개최
▣ 글로벌 전략연구소 2020 국제포럼 생중계 채널(22일 오전 9시부터 약 3시간 스트리밍 예정)
① YouTube KAIST 채널: https://www.youtube.com/channel/UC8JOLZ-YA34ylQTz2tqSlGw
② YouTube KTV 채널: https://www.youtube.com/user/chKTV520
③ NAVER TV: https://tv.naver.com/ktv
전 세계를 위협하고 있는 코로나19의 팬데믹(세계적 대유행)을 극복하기 위해 KAIST가 실시간 온라인 국제포럼을 개최한다.
KAIST(총장 신성철)는 오는 22일(수) 오전 9시부터 대전 본원 학술문화관(E9) 5층 정근모 컨퍼런스 홀에서 `글로벌전략연구소(이하 GSI, Global Strategy Institute)-국제포럼 2020(GSI -IF2020)'을 개최한다고 20일 밝혔다.
`코로나19 극복을 위한 글로벌 협력방안'을 주제로 열리는 이 포럼은 방역과 의료의 문제를 넘어 정치·경제·산업 및 교육시스템 전반에 걸쳐 야기된 국제 사회의 위기를 예측하고 이를 효과적으로 극복하기 위해 다방면의 대책과 국제협력 방안을 모색하고자 KAIST가 마련했다.
그동안 코로나19 사태에 관해 많은 논의가 이뤄져 왔지만 국제적인 기업과 단체, 교육기관이 뜻을 합해 `포스트 코로나 시대 이후'의 글로벌 협력방안을 논의하는 것으로는 세계에서 맨 처음 시도되는 사례다. 참가자들의 안전을 위해 온라인 플랫폼에서 발표와 토론이 진행되며 유튜브 스트리밍 실시간 중계 등을 통해 전 세계에 생중계될 예정이다.
현재 전 세계는 코로나19의 창궐로 인해 지역의 구분 없이 감염자와 사망자가 속출하는 심각한 위기에 봉착해 있다. 특히, 감염병 확산에 있어 신종플루나 메르스 등과는 확연하게 다른 형태를 보인 탓에 사회 전반으로 감염 공포증이 퍼져갔으며, 이로 인해 우리의 생활은 언택트(비대면) 체계로 급속하게 전환돼 가고 있다.
재택근무·온라인 교육·온라인 유통·기호성 소비 감소·노년층의 온라인 활동 증가 등으로 대표되는 이 현상은 전 세계적으로 정치·경제·사회·산업·교육·보건·의료 분야뿐만 아니라 인류가 영위해온 일상생활을 크고 깊게 변화시키고 있다.
그러나, 코로나19를 극복하기 위한 백신이나 치료제 개발에는 상당한 시간이 걸릴 것으로 예상되는 등 의료나 과학기술을 통한 확실한 해결책은 아직까진 제시되지 않고 있다.
여기에 더해 세계 각국은 정치적인 이해관계와 의료 수준·경제 상황에 따라 각기 다른 정책을 내놓고 있다. 또한, 의료 약품·부품·기기 등에 대해 수출 금지를 포함하는 제한 정책까지 등장할 만큼 자국민 보호를 명분으로 한 자국 이해주의가 날로 확산되고 있다.
이런 상황일수록 코로나19 사태의 극복을 국제 협력과 공조가 무엇보다도 중요하게 대두되어야 하지만 현재까지는 심도 있는 토론과 정책 제시가 여전히 이뤄지지 않고 있다.
KAIST GSI와 세계경제포럼(이하 WEF) 한국4차산업혁명정책센터(이하 한국 4IR정책센터)가 공동주최하는 이번 포럼은 코로나19가 촉발시킨 다양한 변화에 대한 이해를 바탕으로 논의를 진행하기 위해 세계 각국의 전문가들을 연사로 초청했다.
신성철 총장은 개회사에서 "이번 코로나19 사태는 전 세계가 초연결(Hyperconnectivity) 사회로 밀접하게 이어져 있다는 사실을 다시 한번 극명하게 확인한 계기가 됐다ˮ고 강조하면서 "과학기술 기반의 국제 공조와 협력만이 글로벌 위기를 극복할 수 있는 돌파구를 만들 수 있으며, 이를 위해 KAIST가 지닌 모든 역량과 자원을 아낌없이 투입해 전 세계가 정치·사회·경제적으로 새로운 표준(new norm)을 구축하는데 기여할 것ˮ이라는 메시지를 국제 사회에 전달할 예정이다.
정세균 국무총리는 축사를 통해 `우리 정부의 투명성·개방성·민주적 절차의 기본 원칙에 기반한 방역 대책 성공 사례'를 소개한다. 정부의 경험을 공유해 코로나19로 고통을 겪는 국가들이 어려움을 극복할 수 있도록 돕는 것이 세계적인 위기 상황에서 대한민국이 할 수 있는 국가 차원의 기여라는 점을 강조할 예정이다.
KAIST GSI 소장을 맡고 있는 김정호 교수(전기및전자공학부)는 "코로나19로 인해 발생한 전 세계의 사회·경제적 파장에 대해 통찰하고, 앞으로 전개될 미래를 예측하기 위해 마련한 자리ˮ라고 이번 포럼의 개최 배경에 관해 설명했다.
김 교수는 이어 "백신과 치료제의 개발뿐만 아니라 인공지능 기술 등 과학기술적 접근법을 다 같이 모색하고 코로나19 극복을 위한 국제 협력 방안이 다방면으로 제시될 것ˮ이라고 밝혔다.
`코로나19 극복을 위한 글로벌 협력방안'을 본격적으로 다룰 기조연설에는 총 다섯 명의 연사가 발제자로 나선다.
아하누 베흐나흐(Arnaud Bernaert) WEF 세계건강보건부문장은 이번 감염병 사태의 극복을 목적으로 새롭게 출범한 WEF의 `코로나19 행동 플랫폼(COVID Action Platform)에 대해 소개한다. WEF를 주축으로 국가·기관·기업들의 글로벌 협력방안과 전략을 제시하고 이를 통해 전례 없는 위기 사태를 극복해나갈 방안을 제안할 예정이다.
이어, 제롬 김(Jerome H. Kim) 국제백신연구소 사무총장은 `코로나19 백신 개발(Vaccine Development for SARS-CoV-2)'을 주제로 새로운 감염병이 발생했을 때 바이러스의 특성과 실재하는 위협을 신속하게 파악하고 관련 백신과 치료제 개발 기간을 단축할 수 있는 글로벌 차원의 상시적인 지원 체계 구축에 대해 발표한다.
또한, 교육 분야의 발제자로 나서는 알렉산드로 파파스피리디스(Alexandros Papaspyridis) 미국 MS社의 고등교육산업솔루션 이사는 `뉴노멀의 준비(There is no turning back: preparing for the new normal)'에 관해 강연을 펼친다.
파파스피리디스 이사는 온라인 교육 체제의 전면 도입 등 코로나19 사태가 촉발시킨 전 세계 교육 분야의 변화를 소개하고 이후에 도래할 뉴노멀 시대를 위한 고등교육산업 솔루션과 AI 기반 고등교육 디지털 혁신 사례 적용 등 향후 추진해야 할 교육 혁신 전략을 소개한다.
이 밖에 용홍택 과학기술정보통신부 연구개발정책실장과 최윤재 KAIST AI 대학원 교수가 각각 `한국의 코로나19 대응 현황과 국제협력 방향'과 `코로나19와 AI: KAIST의 현재 연구'를 주제로 강연을 이어갈 예정이다.
이어지는 패널 토론은 두 개의 주제로 나뉘어 진행된다. `경제 위기와 교육 변화의 영향(Impact of Economy Crisis and Education Changes)'을 다루는 첫 번째 토론에서는 미국의 대표적인 싱크탱크인 브루킹스연구소(Brookings Institution)의 레베카 윈스럽(Rebecca Winthrop) 유니버설교육센터 공동소장과 데이비드 달러(David Dollar) 선임 펠로우, 나영선 한국직업능력개발원장, 서중해 한국개발원 경제정보센터 소장 등이 참여해 의견을 교환할 예정이다.
두 번째 토론에서는 `의료 건강관리, 인공지능, IT기술의 역할(Role of Medical Healthcare, AI and IT Technologies)'을 주제로 다룬다. 이를 위해 류왕식 한국파스퇴르연구 소장, 크리스틴 백(Kristen Beck) IBM 연구원, 신진우 KAIST AI 대학원 교수 등이 심도 있는 토론을 진행할 계획이다.
이번 포럼은 `유튜브 KAIST 채널'과 `유튜브 KTV 채널'에서 실시간 중계되며 NaverTV에서도 온라인으로 방송된다. 해당 매체를 통해 누구나 방청할 수 있고 KAIST 홈페이지와 SNS를 통해 생중계 채널의 주소를 확인할 수 있다. 또한, 글로벌 포럼의 특성상 영어로 진행되기 때문에 동시통역 자막이 제공된다.
한편, 이번 포럼을 주관하는 KAIST의 글로벌전략연구소(Global Strategy Institute)는 과학기술 전문지식을 기반으로 하는 전 세계 및 국가적 문제에 대한 통찰력을 제공하는 KAIST의 싱크탱크 조직으로 올 2월 설치됐다.
2020.04.20
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신성철 총장, 4대 과학기술원 총장들과 함께 4개월간 급여 30% 반납
우리대학 신성철 총장은 GIST(광주과학기술원) 김기선 총장, DGIST(대구경북과학기술원) 국양 총장, UNIST(울산과학기술원) 이용훈 총장 등 4대 과학기술원 총장들과 함께 코로나19 극복을 위해 4개월간 급여의 30%를 반납하기로 결정했다.
학교 관계자는 최근 일고 있는 고위급 공무원과 공공기관장·정부출연연구기관 기관장들의 자발적 급여 반납 릴레이에 적극 동참하고 코로나19로 인한 국가적 경제 위기 해소와 국민과의 고통을 분담한다는 취지에서 4대 과학기술원 총장들이 합의해 30일 이 같은 결정을 내렸다고 설명했다.
신성철 총장은 "코로나19로 인한 국가적 비상상황에서 심한 고통을 겪고 있는 국민들과의 어려움을 함께 나누고 또 현 상황을 조기에 극복하고자 하는 의지를 담아 사회 각계에서 일고 있는 급여 반납 운동에 참여키로 했다ˮ면서 "4대 과기원은 앞으로도 국가적 경제 위기 극복을 위해 역할과 사명을 다할 것임은 물론, 취약계층에 대한 다양한 관심을 가지는 등 공공 교육기관으로서의 사회적인 역할을 다하겠다ˮ고 말했다.
2020.03.30
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김희탁 김상욱 교수, 멤브레인 필요 없는 새로운 물 기반 전지 개발
우리 대학 생명화학공학과 김희탁 교수와 신소재공학과 김상욱 교수 공동 연구팀이 전기화학 소자의 핵심 부품인 멤브레인을 사용하지 않고도 에너지 효율 80% 이상을 유지하면서 1천 번 이상 구동되는 새로운 개념의 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.
이번 연구를 통해 일본, 미국의 수입에 의존해 온 다공성 분리막이나 불소계 이온교환막을 사용하지 않는 기술로, 해당 기술에 대한 대외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
이주혁 박사과정과 변예린 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)’12월 27일자 표지논문에 선정됐다.(논문명: High-Energy Efficiency Membraneless Flowless Zn-Br Battery: Utilizing the Electrochemical-Chemical growth of Polybromides)
최근 태양광, 풍력 등 신재생에너지의 불안정한 전력 공급을 해결하기 위해 전기 에너지를 미리 저장했다가 필요한 시간대에 사용할 수 있는 에너지저장장치(ESS)가 주목받고 있다.
현재는 리튬이온전지가 에너지저장장치용 이차전지로 사용되고 있으나 발화성 유기 전해액 및 리튬계 소재로 인한 발화의 위험성을 지니고 있다. 지난 2017년부터 올해 10월까지 총 21건의 에너지저장장치 화재사고가 발생했으며, 전체 에너지저장장치 시설 1천 490개 중 35%인 522개의 가동이 중단되기도 했다.
이러한 이유로 물을 전해질로 사용한 비 발화성 물 기반 이차전지 기술이 에너지저장장치용 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 특히 다양한 물 기반 전지 기술 중 아연과 브롬을 활물질로 사용하는 아연-브롬 레독스 흐름 전지는 높은 구동 전압 및 높은 에너지 밀도를 가져 1970년대부터 지속해서 개발돼왔다.
그러나 아연-브롬 레독스 전지는 브롬이 아연과 반응해 전지 수명을 단축시키는 문제로 인해 상용화가 지연됐다. 이러한 반응을 억제하기 위해 펌프를 이용해 브롬이 함유된 전해질을 외부 탱크로 이송해 왔으나, 이는 펌프 구동을 위한 에너지 소모 및 브롬에 의한 외부 배관이 부식되는 문제를 동반한다.
브롬을 포획하는 전해질 첨가제 및 브롬의 이동을 차단할 수 있는 멤브레인에 대한 개발이 진행됐으나, 가격증가 및 출력 저하의 문제점이 발생했다.
김희탁 교수와 김상욱 교수 공동 연구팀은 일본, 미국에 의존하던 값비싼 멤브레인 소재와 어떠한 첨가제도 사용하지 않는 새로운 물 기반 아연-브롬 전지를 개발했다.
전해질 내의 이온과 외부 전기회로 사이의 전자를 주고받는 한정된 역할만 수행하던 전극의 기능에 멤브레인과 첨가제가 담당하던 브롬을 포획할 수 있는 기능을 추가했다.
질소가 삽입된 미세기공 구조를 전극 표면에 도입해 미세기공 내부에서 비극성 브롬을 극성 폴리브롬화물로 전환한 뒤, 질소 도핑 카본과 폴리브롬화물간 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 통해 폴리브롬화물을 기공 내부에 고정했다.
이 기술은 멤브레인의 기능을 전극이 담당하므로 고가의 멤브레인이 필요 없으며, 브롬을 외부 탱크가 아닌 전극 내부에 저장함으로써 펌프 및 배관을 제거할 수 있어 가격 저감 및 에너지 효율을 증대했다.
연구팀이 개발한 다기능성 전극을 이용한 멤브레인을 사용하지 않는 물 기반의 아연-브롬 전지는 리튬-이온 전지보다 45배 저렴할 뿐 아니라, 에너지 효율 83% 이상을 보이며 1천 사이클 이상 운전이 가능하다.
김상욱 교수는 “차세대 물 기반 전지의 한계를 극복하기 위한 나노소재 기술을 이용한 새로운 해결책을 제시했다”라고 말했다.
김희탁 교수는 “이번 연구를 통해 기존보다 안전하고 경제적인 에너지저장장치의 개발이 가속화되기를 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 나노융합연구소, 에너지클라우드 사업단, 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단의 지원을 받아 수행됐다.
그림 1. 브롬 활물질을 전극내부에서 폴리브롬화물로 전환하여 저장하는 다기능성 전극의 메커니즘의 모식도와 멤브레인을 장착하지 않고 구동되는 전지의 실제 모습
그림 2. 질소가 도핑된 미세기공이 코팅된 다기능성 전극의 제조 과정
2020.01.08
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김필한 교수, 패혈증 환자의 폐 손상 원인 밝혀
〈 김필한 교수 〉
우리 대학 의과학대학원/나노과학기술대학원 김필한 교수 연구팀이 3차원 생체현미경 기술을 통해 패혈증 폐에서 모세혈관과 혈액 내 순환 세포를 고해상도 촬영하는 데 성공했다.
연구팀은 패혈증 폐의 모세혈관 내부에서 백혈구의 일종인 호중구(好中球, neutrophil)들이 서로 응집하며 혈액 미세순환의 저해를 유발하고, 나아가 피가 통하지 않는 사강(死腔, dead space)을 형성함을 규명했다.
연구팀은 이 현상이 패혈증 모델의 폐손상으로 이어지는 조직 저산소증 유발의 원인이 되며, 호중구 응집을 해소하면 미세순환이 개선되며 저산소증도 함께 호전됨을 증명했다.
박인원 박사(현 분당서울대학교병원 응급의학과)가 주도한 이번 연구결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘유럽호흡기학회지(European Respiratory Journal)’에 3월 28일 자에 게재됐다.
폐는 호흡을 통해 생명 유지의 필수 작용인 산소와 이산화탄소 간 가스 교환을 하는 기관으로 이는 적혈구들이 순환하는 수많은 모세혈관으로 둘러싸인 폐포(肺胞)에서 이뤄진다.
폐포의 미세순환 관찰을 위해 연구자들이 지속적인 노력을 하고 있으나 호흡을 위해 항상 움직이는 폐 안의 모세혈관과 적혈구의 미세순환을 고해상도로 촬영하는 것은 매우 어려웠다.
연구팀은 자체 개발한 초고속 레이저 스캐닝 공초점 현미경과 폐의 호흡 상태를 보존하면서 움직임을 최소화할 수 있는 영상 챔버를 새롭게 제작했다. 이를 통해 패혈증 동물모델의 폐에서 모세혈관 내부의 적혈구 순환 촬영에 성공했다.
이 과정에서 패혈증 모델의 폐에서 적혈구들이 순환하지 않는 공간인 사강이 증가하며 이곳에서 저산소증이 유발되는 것을 발견했다. 이는 혈액 내부의 호중구들이 모세혈관과 세동맥 내부에서 서로 응집하며 갇히는 현상으로 인해 발생함을 밝혔다. 갇힌 호중구들은 미세순환 저해, 활성산소의 다량 생산 등 패혈증 모델의 폐 조직 손상을 유발하는 것도 확인했다.
연구팀은 추가 연구를 통해 폐혈관 내부의 응집한 호중구가 전신을 순환하는 호중구에 비해 세포 간 부착에 관여하는 Mac-1 수용체(CD11b/CD18)가 높게 발현함을 증명했다. 이어 Mac-1 저해제를 패혈증 모델에 사용하여 호중구 응집으로 저해된 미세순환을 개선하고 저산소증의 호전과 폐부종 감소를 증명했다.
연구팀이 독자 개발한 최첨단 고해상도 3차원 생체현미경 기술은 살아있는 폐 안 세포들의 실시간 영상촬영이 가능해 패혈증을 포함한 여러 폐 질환의 연구에 다양하게 활용될 것으로 기대된다.
연구팀의 폐 미세순환 영상촬영 및 정밀 분석 기법은 향후 미세순환과 연관된 다양한 질환들의 연구뿐 아니라 새로운 진단기술 개발 및 치료제의 평가를 위한 원천기술로 활용될 것으로 보인다.
김 교수 연구팀의 3차원 생체현미경 기술은 KAIST 교원창업기업인 아이빔테크놀로지(IVIM Technology, Inc)를 통해 상용화돼 올인원 생체현미경 모델 ‘IVM-CM’과 ‘IVM-C’로 출시됐으며 여러 인간 질환의 복잡한 발생 과정을 밝히기 위한 기초 의․생명 연구의 차세대 첨단 영상장비로서 미래 글로벌 바이오헬스 시장에 핵심 장비로 활용될 예정이다.
김 교수는 “패혈증으로 인한 급성 폐손상 모델에서 폐 미세순환의 저해가 호중구로 인하여 발생하며, 이를 제어하면 미세순환 개선을 통해 저산소증 및 폐부종을 해소할 수 있어 패혈증 환자를 치료하는 새로운 전략이 될 수 있음을 새롭게 밝혀냈다.”고 말했다.
이번 연구는 의과학대학원 졸업생 박인원 박사가 1저자로 참여했고 유한재단 보건장학회, 교육부 글로벌박사펠로우쉽사업, 과학기술정보통신부의 글로벌프론티어사업과 이공분야기초연구사업, 그리고 보건복지부의 질환극복기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 초고속 레이저주사 3차원 생체현미경 시스템
그림2. 생체 내 폐 이미징 기술 개념도 및 사진
2019.04.01
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김승우교수, 정밀거리측정기술 개발
- 네이처 포토닉스誌 발표, “미래우주핵심기술 개발을 통한 우주선진국 도약 가능성 열어”-
수 백 km의 거리에서 1nm*의 차이까지 정확히 측정할 수 있는 정밀거리 측정기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
* 1nm(나노미터) : 10억분의 1m
우리학교 기계공학과 김승우 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단(이사장 박찬모)이 추진하는 중견연구자지원사업 (도약연구)과 우주원천기초기술개발사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 광학 분야 최고 권위지인 ‘네이처 포토닉스(Nature photonics)’ 온라인 속보(8월 8일자)에 게재되었다.
김 교수팀은 지금까지 장거리 측정의 한계점이던 1mm 분해능*을 1nm 분해능으로 측정할 수 있는 획기적인 정밀거리 측정기술 개발에 성공하였다.
* 분해능(分解能, resolving) : 측정기가 검출할 수 있는 가장 작은 단위의 물리량을 의미하며, 1mm 분해능은 수백 km의 거리에서 1mm의 차이를 측정할 수 있음.
특히 이 기술은 일반적으로 장거리를 측정할 때 나타나는 모호성(ambiguity)도 극복하여, 이론적으로 100만km를 모호성 없이 측정할 수 있다.
김 교수팀은 실제 700m의 거리에서 150nm의 분해능 구현에 성공하였고, 우주와 같은 진공상태에서는 1nm의 분해능 구현도 가능하다는 사실을 실험을 통해 검증하였다.
이번 연구결과로 향후 지구와 유사한 행성을 찾기 위한 편대위성군 운용* 및 위성 또는 행성 간의 거리측정을 통한 상대성 이론 검증과 같은 미래우주기술개발에 한 발 다가서게 되었다.
* 편대위성군운용(formation flying of multiple satellites) : 여러 대의 소형위성을 동시에 쏘아 올려 위성간의 거리를 측정함으로써, 지구와 유사한 행성을 찾거나 상대성이론 검증에 활용
위성 또는 행성 간의 정밀거리측정은 지구와 유사한 행성을 찾거나 상대성 이론을 검증하는 핵심기술로, 우주 선진국에서는 이 기술을 개발‧보유하기 위해 경쟁적으로 연구하고 있다.
김승우 교수는 “장거리를 1nm 분해능으로 측정할 수 있는 기술개발로, 우리나라도 편대위성군운용과 같은 미래우주핵심기술인 정밀거리측정 기술을 보유하게 되어, 명실 공히 우주 선진국으로 도약할 수 있는 기반을 마련하게 되었다”라고 연구의의를 밝혔다.
2010.08.17
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