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로봇 창업 붐 확산..휴보 창시자 계보 잇는 글로벌 도전
우리 대학은 최근 캠퍼스를 중심으로 다양한 로봇 창업 기업들이 투자 유치를 성공하며 ‘한국형 로봇의 산실’로 주목받고 있다고 16일 밝혔다.
기계공학과 오준호 교수가 창업한 레인보우로보틱스는 세계적 휴머노이드 기술력을 앞세워 상장에 성공하며 로봇 산업의 새로운 이정표를 세웠다. 이어서 기계공학과 공경철 교수가 창업한 재활·의료 로봇 전문기업 엔젤로보틱스도 상장에 성공, KAIST 출신 로봇 창업 기업의 성과가 가시화되고 있다.
뒤를 이어 푸른로보틱스(2021, 함현철, 기계공학과 석사 졸업), 위로보틱스(2021, 이연백, 기계공학과 석사 졸업), 라이온로보틱스(2023 기계공학과 황보제민 교수), 트라이앵글로보틱스(2023, 최진혁, 전산학부 박사과정), 유로보틱스(2024. 유병호, 전기및전자공학부 박사 졸업), 디든로보틱스(2024, 김준하, 기계공학과 박사 졸업) 등은 사족보행, 협동로봇, 웨어러블, 자율보행 등 다양한 기술 분야에서 창업 후 성장 가도를 달리고 있다.
특히 기계공학과 황보제민 교수가 창업한 ‘라이온로보틱스(Raion Robotics)’는 최근 SBVA, 컴퍼니케이파트너스, 퓨처플레이, 산은캐피탈, IBK기업은행, IBK벤처투자 등 국내 유수 투자사로부터 총 230억 원 규모의 시리즈 A 투자를 유치했다.
라이온로보틱스의 주력 제품인 사족보행 로봇 ‘라이보(Raibo)’는 강화학습 기반 AI를 탑재해 비정형 지형에서도 안정적인 보행이 가능하다. 또 8시간 구동이라는 차별적 성능을 확보했으며, 최근에는 인간과 함께 마라톤 풀코스(42.195km) 완주에 성공, 실제 환경에서의 내구성을 입증하며 글로벌 로봇 업계의 이목을 끌었다.
이 같은 흐름은 전기및전자공학부 명현 교수 연구실에서 창업한 ‘유로보틱스(URobotics)’로도 이어지고 있다. 유로보틱스는 최근 35억 원 규모의 시드 투자를 유치하고, 15억 원 규모의 딥테크 팁스에도 선정되며 자율보행 로봇 분야에서 성장을 가속화하고 있다. 특히 제어 및 자율보행 기술의 내재화와 휴머노이드 적용을 통해 국방·건설·물류·스마트시티 등 다양한 산업 현장으로의 적용을 준비하고 있으며, 업계는 초기 단계부터 그 높은 성장 잠재력에 주목하고 있다.
기계공학과 박해원 교수 연구실에서 창업한 디든로보틱스는 보행형 이동 로봇 기술의 산업 적용과 상용화를 선도하고 있다. 이 회사의 핵심 경쟁력은 핵심 부품 내재화를 통한 하드웨어 설계 역량, 강화학습 기반 제어를 포함한 고도화된 피지컬 AI(Physical AI) 기술, 특수 자석발 기술에 있다. 이를 기반으로 개발된 로봇은 철제 수직벽과 천장을 자유롭게 이동하며 용접, 비파괴 검사 등 고난도 작업을 수행할 수 있다. 디든로보틱스는 이러한 기술력을 바탕으로 Pre-A 라운드에서 70억 원 규모의 투자를 유치하고, 주요 조선소들과 공급 계약을 체결해 상용화 가능성을 입증했다.
우리 대학은 최근 딥테크 스케일업 밸리 사업 주관기관으로 참여해 국비 105억 원을 확보했다. 이를 기반으로 기업–기술–인재가 선순환하는 로봇 산업 생태계를 조성하고, 차세대 로봇 허브로 도약할 계획이다. 이번 사업에는 유로보틱스와 엔젤로보틱스도 함께 참여한다.
배현민 창업원장은 “KAIST 출신 연구진들이 도전적 창업을 통해 글로벌 무대에 진출하고 있다”며, “창업원이 적극적으로 지원해 KAIST가 ‘딥테크 창업의 허브’로 자리매김할 수 있도록 힘쓰겠다”고 말했다.
이광형 총장은 “KAIST는 교육과 연구를 넘어 창업을 통해 사회적 가치를 창출하는 혁신의 산실”이라며, “이번 로봇 창업 기업들의 성과는 KAIST가 세계 로봇 산업의 패러다임을 선도하는 중심에 서 있음을 보여준다. 특히, 인공지능을 물리적 세계와 융합한 ‘피지컬 AI(Physical AI)’ 시대를 준비하는 KAIST의 비전과도 맞닿아 있다. 앞으로도 KAIST는 학문과 산업을 잇는 혁신을 통해 글로벌 기술 리더십을 강화해 나가겠다”고 강조했다.
2025.09.16 조회수 2085 -
기계공학과 공경철 교수, 올해의 KAIST인상 수상
우리 대학은 개교 54년을 맞이하여 ‘올해의 KAIST인상’ 수상자로 공경철 기계공학과 교수를 선정했다.
‘올해의 KAIST인상’은 탁월한 학술 및 연구 실적으로 국내외에서 KAIST의 발전을 위해 노력한 구성원에게 수여하는 상으로 지난 2001년에 처음 제정됐다.
24번째 수상자로 선정된 공경철 교수는 4년마다 신체 장애를 로봇 기술로 극복하는 국제대회인 ‘2024 사이배슬론(Cybathlon)’에서 2020년에 이어 2회 연속 금메달을 석권하며 KAIST 로봇기술의 위상을 전 세계에 알린 공로를 인정받았다.
공경철 교수팀이 개발한 ‘워크온 슈트(WalkON Suit) F1’은 하반신 완전마비 장애인에게 일상생활에서 실질적인 도움을 제공할 수 있는 웨어러블 로봇으로, 기술의 우수성과 사회적 가치를 모두 인정받아 국제대회에서 금메달뿐만 아니라 특별 심사위원상(Jury Award)까지 수상하는 쾌거를 이루었다.
공경철 교수의 웨어러블 로봇 기술은 장애인의 보행 보조 기능을 넘어, 일상에서 직면하는 다양한 어려움을 극복할 수 있도록 하여 대중의 큰 공감과 관심을 끌어내었다. 특히, 최근 발표한 로봇은 휴머노이드와 웨어러블 로봇이 결합된 형태를 보이며, 기술적 초격차와 대중적 인기라는 두 가지 성과를 동시에 이룰 수 있었다.
공경철 교수는 ”오늘 이 상은 저와 저희 연구팀에게 큰 응원과 격려가 되지만, 동시에 KAIST에 대한 사회적 기대를 다시금 되새기는 계기가 되었다.” 라고 전했다.
이어, 공 교수는 ”특히 신체적으로 어려움을 겪는 장애인, 근로자, 고령자분들의 삶에 실질적인 도움이 될 수 있도록, ‘따뜻한 최첨단 기술’을 실현하는 데 최선을 다하겠다. 그것이 바로 KAIST의 3C 정신인 창의(Creativity)·도전(Challenge)·배려(Caring) 정신을 실천하는 길이라 믿으며, 오늘의 영광을 사명감으로 가슴에 새기고 더욱 정진하겠다.”라고 소감을 밝혔다.
이날 기념식에서는 교육, 학술, 국제협력 성과가 탁월하거나 KAIST의 위상에 크게 공헌한 총 47명의 교원에게도 특별 포상이 진행된다.
김택수 기계공학과 교수는 최첨단 박막소재의 기계적 물성 측정 및 향상 기술에 관한 혁신적인 연구를 통해 대한민국 반도체 및 디스플레이 산업 발전에 크게 기여한 공로로 ‘학술대상’을 수상한다.
‘창의강의대상’은 혁신적·융합적 강의를 통해 학생들이 자기주도적으로 뇌과학 및 인지신경과학을 학습할 수 있도록 이끌어낸 정아인 바이오및뇌공학과 교수가 수상한다.
양용수 물리학과 교수는 질문과 토론 중심의 강의 개편과 적극적인 수업분위기 조성을 통해 학생들의 교육 만족도를 크게 높인 것으로 평가받아 ‘우수강의대상’을 받는다.
’공적대상‘은 방효충 항공우주공학과 교수가 수상한다. 방 교수는 국방특화연구센터, 미래도전 연구과제, 한화스페이스허브-카이스트 우주기술연구센터 등의 연구센터를 유치하여 대규모 연구사업을 수주하였으며, 다양한 국제활동과 대외 위원회 활동을 통해 국방과 우주항공 분야의 발전에 기여하였다. 또한, 2024년에는 우주항공청 설립과 함께 국가우주위원회 부위원장직을 담당하며 학교의 위상을 강화한 공로다.
화학과 임미희 교수는 ’국제협력대상‘을 받는다. 임 교수는 세계적으로 인정받는 한국 대표 화학자로서 뛰어난 연구 능력과 리더십으로 국내외 기초과학의 연구, 국제화, 교육 및 과학자 육성 등에 크게 기여한 공로를 인정받았다.
이광형 총장은 “남들이 가지 않은 새로운 분야에 도전하고 기존의 한계를 뛰어넘기 위해 헌신하는 구성원들의 노력이야말로 KAIST의 정신”이라고 말했다. 이어 “오늘은 수상자를 비롯해 성과를 이루기 위해 힘쓴 모든 구성원이 함께 기쁨을 나누고 축하받는 날이 되길 바란다.”라고 전했다.
2025.02.12 조회수 5283 -
화재·재난 속 공간 입체적 느끼는 촉각기술 개발
재난 및 화재의 상황은 사람이 직접 투입되기 어렵고 시야가 제한될 수 있는 극한 상황이며, 드론이 수집한 공간 데이터를 촉감형 인터페이스를 통해 입체적인 정보 그대로 전달하는 것은 매우 어렵다. KAIST 연구진이 원격 제어하는 드론이 수집한 공간 데이터를 촉각 피드백을 통해 직관적으로 조종자가 이해할 수 있도록 하는 웨어러블 햅틱 기술을 개발했다.
우리 대학 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 형상기억합금 와이어를 직교 중첩 구조의 메타구조 패턴으로 매듭지은 독립적인 직교 방향 거동이 가능한 ‘직교 방향 제어 웨어러블 햅틱(이하 WHOA)’기술을 개발했다.
햅틱(Haptic)은 시·청각을 넘어 촉각을 이용해 정보를 전달하는 기술로, 스마트폰의 진동 알림처럼 피부로 감지할 수 있는 물리적 피드백을 제공한다.
이 기술의 핵심 소재인 형상기억합금은 특정 온도로 가열하면 변형된 상태에서 원래 형태로 돌아오는 특수 금속으로 촉각을 구현하는 작동기로 사용되었다. 연구팀은 가볍고 단순한 직교 메타구조로 3차원 공간정보를 촉각으로 재구성할 수 있는 기술을 개발해서 공간 인식 기반 햅틱 내비게이션의 새로운 영역을 개척했다.
연구팀이 개발한 이 기술은 시각 정보에 의존하지 않고도 주변 환경을 ‘느낄 수’ 있는 방식으로 재난, 화재, 극한환경에서 효과적인 모빌리티 제어를 가능하게 한다. 특히, 시각 정보가 제한되는 상황에서도 공간정보를 직접 감지할 수 있어, 기존 방식보다 안정적이고 효율적인 조작이 가능하다.
촉각 피드백은 좌, 우, 상, 하, 전진, 후진 같은 공간 이동뿐만 아니라 전방 장애물 감지 시 독특한 햅틱 패턴까지 전달하도록 설계됐다. 이 기술은 재난 구조와 긴급 구호 작업 같은 중요한 상황에서 작업 효율성과 안전성을 크게 끌어올릴 가능성을 보여준다.
이 기술은 서로 수직인 독립된 촉감 모드를 생성하며, 이를 통해 팔이나 발에 착용했을 때 사용자에게 입체 공간정보를 촉감으로 전달할 수 있다. 이는 내비게이션과 원격 조작을 보다 직관적으로 수행할 수 있도록 보조한다.
WHOA를 착용하면 가로, 세로 방향의 독립적인 촉각 모드 조합을 통해 사용자는 입체적인 공간정보 피드백을 받는다. 특히 이 기술은 신발 내부의 작은 공간에서도 동작하도록 설계되어 장시간 착용할 시 피로를 최소화하는 동시에 손이 자유로운 상태에서 직관적으로 다음 이동 방향을 파악할 수 있어 실용성이 뛰어나다.
연구팀은 WHOA를 적용한 드론 내비게이션 시스템을 가상현실(VR) 환경에서 실증했다. 화재 현장의 건물을 배경으로 한 시뮬레이션에서 WHOA를 착용한 사용자는 드론을 조종하며 위험 구역을 회피하고 구조 작업을 수행했다.
드론이 수집한 공간 데이터는 촉각 피드백으로 사용자에게 전달되며, 연기와 잔해로 시야가 제한된 환경에서도 직관적으로 상황을 파악하고 드론을 제어할 수 있도록 보조한다.
오일권 교수는 “이번 기술은 시각장애인이 촉감을 활용해 길을 안내받을 수 있는 새로운 형태의 내비게이션 기법”이며 "착용형 햅틱 인터페이스는 입체적 공간정보를 촉감으로 전달하여 재난, 화재 환경 또는 국방의 MUM-T(유무인 협력 전투체계)에서 드론이나 로봇의 원격제어에 활용될 수 있다"라고 말했다.
오세웅 박사와 마난 칸(KHAN) 석사가 공동 제1 저자로 참여한 본 연구 성과는 첨단 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 지난 1월 8일 게재됐다.
(논문명: Wearable Haptics for Orthotropic Actuation Based on Perpendicularly Nested Auxetic SMA Knotting)
https://doi.org/10.1002/adma.202411353
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구지원 사업으로 수행됐다.
2025.01.21 조회수 5872 -
가수 지드래곤 KAIST 교수 되다
우리 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, 각자의 영역을 개척하는 도전과 영감을 제공한다는 취지다. 또한, 문화행사를 개최해 구성원과 소통하는 한편, 창의적이고 융합적인 인재로 성장하는 데 필요한 예술적 경험을 제공할 예정이다.
우리 대학의 다양한 기술을 예술과 문화콘텐츠에 접목하는 공동연구도 추진한다. 'KAIST-갤럭시코퍼레이션 엔터테크연구센터(가칭)'를 기계공학과 내에 설립하고 ▴지드래곤 본인을 시작으로 한류 아티스트를 대상으로 한 디지털트윈(Digital Twin) 기술 연구 ▴K-컬처와 인공지능·로봇·메타버스 등의 과학기술 융합 연구 ▴볼류메트릭·모션캡쳐·햅틱 등 최신기술을 활용한 차별화된 아티스트 아바타 개발 등의 연구를 진행한다. 갤럭시코퍼레이션은 '넷플릭스 글로벌 TOP 10 비영어 TV쇼' 부문 1위를 달성하는 쾌거를 이룬 '피지컬:100 시즌2'를 비롯해 '스트릿 우먼 파이터', '1박 2일', '뭉쳐야 찬다', '미스터트롯2'와 같은 화제성 높은 방송콘텐츠를 제작하고 있으며, 작년 12월 지드래곤을 영입하며 방송부터 음악에 이르는 엔터테인먼트 전반으로 IP를 확장했다. 메타버스, 아바타, 인공지능(AI) 등 최신 디지털 기술에 IP(지식재산권)를 결합하여 새로운 콘텐츠 시장을 개척 중인 '엔터테크' 기업으로, 이 같은 성과를 기반해 최근 글로벌 투자은행(IB)과의 글로벌 투자를 통해, 엔터테크 스타트업으로서는 처음으로 유니콘(기업가치 1조원)을 앞두고 있다.
권지용 교수는 "수많은 과학 천재들이 배출되는 KAIST의 초빙교수가 되어 영광이다"라며 "최고의 과학기술 전문가들과 저의 엔터테인먼트 전문 영역이 만나서 큰 시너지, 즉 '빅뱅'이 일어나길 기대한다"라고 소감을 밝혔다.
이어 "음악 분야에도 인공지능으로 작업하는 분들이 많이 늘고 있고, 이러한 첨단 기술이 보다 더 다양한 형태의 창작 작업을 가능하게 한다"라며 "갤럭시코퍼레이션과 KAIST가 함께 개발한 인공지능 아바타를 통해, 자주 만나지 못하는 전 세계 팬들과 더 가깝게 소통하고 싶다"라고 구체적인 바람을 전했다.
이광형 총장은 "KAIST가 개교 이후 늘 새로운 것을 탐구하고 미지의 영역을 개척해 온 대학이라는 점을 고려하면, 권 교수 역시 문화예술계에서 세계적인 성취를 이룬 선도자이자 개척자라는 점에서 KAIST의 DNA를 공유한다고 생각한다"라고 설명했다.
이어, 이 총장은 "권 교수의 활동을 통해 KAIST의 과학기술이 K-컬처의 글로벌 무대 확산과 성장에 기여하는 것은 물론 세계의 트렌드를 선도한 권지용 교수의 경험과 정신을 공유하는 것이 초일류 대학을 지향하는 KAIST 구성원에게도 큰 자산이 될 것"이라고 기대감을 밝혔다.
권지용 교수의 임용 기간은 이달 4일부터 2026년 6월까지 2년이다. 또한, 권지용 교수는 KAIST 글로벌 앰버서더로도 임명되어 KAIST의 해외 홍보 강화에도 일조할 계획이다.지드래곤으로 활동해온 권지용 교수는 2006년 데뷔해 세계적인 인기를 끈 아이돌 그룹 '빅뱅'의 멤버이자 리더로, 18년간 한국 대중문화를 상징하는 아이콘으로 자리잡았다. 작사, 작곡과 프로듀싱부터 공연까지 음악활동 전반에서 최고의 실력을 인정받는 한편, 2016년에는 아시아 남성 최초로 패션 브랜드 샤넬의 글로벌 엠버서더로 선정되는 등 패션 분야에서도 폭넓은 활약을 펼쳐 한국의 음악과 패션을 세계에 알렸다고 평가받는다. 국내 최초로 2017년 6월, 솔로 앨범 3집 '권지용'을 기존의 CD 형태가 아닌 USB로 앨범을 발매하기도 했으며, 올해 1월 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전·IT 전시회 CES에 참석하는 등 '테크테이너'로서 행보를 넓혀가고 있다.
2024.06.05 조회수 19506 -
기계공학과, 『상상하는 공학 진화하는 인간』 출간
우리 대학 기계공학과가 『상상하는 공학, 진화하는 인간』을 이달 20일 출간했다.
공학도를 꿈꾸는 청년들과 최신 기술 동향에 관심 있는 일반인들에게 기계공학 분야의 최신 연구 내용을 쉽고 재미있게 전달하기 위해 출판된 책이다.
기계공학과 현직 교수진 27명이 각자의 전공 분야를 1년에 걸쳐 집필했으며, 기계공학의 다양한 세부 전공 분야의 기본 개념과 이를 토대로 발전한 첨단 기술, 그 기술들의 현대적 사용 예시가 흥미롭게 소개되어 있다.
1부 '세상을 바꾸는 공학'에서는 기계공학의 토대와 다양한 상상력이 만나 세상을 변화시키는 기술을 소개한다. 로봇과 모빌리티 기술, 친환경에너지, 첨단 생산 기술 등 공학이 변화시킨 우리 일상의 면모들이 담겨있다.
2부 '인간을 진화시키는 공학'에서는 공학을 바탕으로 인간의 능력을 확장하고 인간과 기계가 공존하는 세상을 꿈꾸는 연구를 소개한다. 의료기술, 인공장기, 뇌-기계연결기술 등의 분야다.
우리 대학 기계공학과는 ‘기계 없는 기계공학과를 지향한다’라는 슬로건 아래 오늘의 문제를 해결하고 내일의 가능성을 설계하는 공학기술을 교육·연구해왔다.
이광형 총장은 추천사에서 "공학적 상상력을 통해 인간 역시 진화하고 있으며, 기계공학은 이를 위한 융합의 중심에 있는 학문이다"라며, "기계공학이 다루는 광범위한 분야와 첨단기술을 총망라한 이 책은 기술 혁명 시대를 살아가기 위한 필독서이자 공학자를 꿈꾸는 청년들뿐 아니라 미래를 준비하고자 하는 이들에게 강력히 추천한다"라고 전했다. 저술을 총괄한 김정 기계공학과장은 "지금의 시대를 흔히 '기술 패권 시대'라고 하며, 기술을 무기로 한 강력한 산업과 제조업을 가진 나라가 경쟁에서 주도권을 가진다"라고 강조했다. 이어, 김 학과장은 "그것이 바로 우리나라 대중, 그 중에서도 미래 세대들이 다소 어렵더라도 공학의 원리와 기술에 대해 알아야 하는 이유이며, 독자들이 미래 세대로서 이 책의 새로운 장들을 후일 추가해 주셨으면 한다"라고 당부했다. 머리말과 맺음말, 25개 챕터로 구성된 이 책은 기계공학과 김정, 황보제민, 박해원, 공경철, 김진환, 박용화, 윤국진, 장대준, 이강택, 남영석, 유승화, 김영진, 김산하, 김형수, 김성수, 박인규, 전원주, 심기동, 윤용진, 김현진, 유홍기, 전성윤, 경기욱, 박형순, 구승범, 이필승, 배충식 교수가 집필에 참여했다.
2024.05.29 조회수 9899 -
투명 스마트 복합 필름 상용화에 성공
우리 대학 기계공학과 이승섭 교수와 전기전자공학부 윤준보 교수 공동 연구팀이 `투명 스마트 복합 필름' 상용화에 성공했다고 19일 발표했다.
`투명 스마트 복합 필름'은 투명한 필름 혹은 유리판 위에 안테나, 열선, 발광 기능이 복합적으로 구현된 것으로, 시야 방해 없이 원활한 5G 통신, 고효율 방열, 정보 전달 기능이 동시에 가능하다.
한편, 자동차부품 기업인 ㈜티에이치엔은 5G 안테나 기업인 ㈜센서뷰와 함께 관련 기술을 이용해 자동차용 제품 개발을 진행 중이며 시제품이 2022년 현대자동차 테크데이에 선정됐다고 발표했다.
이승섭 교수 연구팀과 윤준보 교수 연구팀은 서로 다른 방법으로 투명 필름 연구를 수행했는데, 이승섭 교수팀은 투명 전도성 필름 기반의 안테나와 열선을 연구했고, 윤준보 교수팀은 초소형 3차원 패턴을 이용한 투명 발광을 연구했다.
이승섭 교수팀이 개발한 투명 전도성 필름은 투명도 90% (PET 필름 포함), 면저항 0.3옴/sq, 헤이즈 1%의 세계 최고 성능을 가지고 있다.
투명 안테나 필름은 짧은 주파수 특성으로 많은 안테나를 요구하는 5G 특화망을 대상으로 개발됐는데, 스마트 빌딩과 팩토리는 물론 자율주행 및 커넥티드 모빌리티 등에 적용이 예상된다.
투명 열선 필름은 저전력 고효율 방열이 가능해 유리창 서리 제거, 외부 카메라 시야 확보, 겨울철 라이더 적용은 물론 복사열을 이용한 실내 난방 등에 광범위하게 응용될 수 있다.
윤준보 교수팀의 투명 발광 필름은 가장자리에 배치된 LED에서 도광된 빛이 필름의 한쪽 방향으로만 나오는 특징을 지니는데, 이미 `매직라이팅 시트' 라는 상표로 제품화됐다.
투명 발광 필름은 투명해서 하늘을 볼 수 있다가 밤이 되면 실내 조명으로 변하는 `라이팅 썬루프', 차량 유리에서 특정 모양으로 빛이 나오도록 하는 `라이팅 유리' 등 미래 모빌리티 조명을 주 시장으로 하고 있으며, 비전 검사 장비에 설치할 수 있는 `투명 비전 조명' 으로 출시된 바 있다.
이승섭 교수와 윤준보 교수는 관련 기술을 바탕으로 각각 ㈜제이마이크로와 ㈜멤스룩스를 창업했다.
연구를 주도한 이승섭 교수는 "세계 최고 성능을 가진 투명 전도성 필름에 5G 통신, 고효율 방열 등이 가능하도록 개발된 이번 투명 스마트 복합 필름의 상용화를 통해 차량, 실내 난방뿐만 아니라 나아가 스마트 빌딩, 스마트 팩토리, 자율주행 등 광범위하게 응용이 가능할 것으로 기대된다ˮ라고 설명했다.
2022.10.19 조회수 11202 -
유해가스 및 와인을 구별하는 전자 코 뉴로모픽 반도체 모듈 개발
우리 대학 전기및전자공학부 최양규 교수와 기계공학과 박인규 교수 공동연구팀이 `인간의 후각 뉴런을 모방한 뉴로모픽 반도체 모듈'을 개발했다고 4일 밝혔다. 인간의 뇌, 시각 뉴런, 그리고 촉각 뉴런을 모방한 뉴로모픽 반도체 모듈을 각각 개발하는 데 성공했던 연구팀은, 인간의 후각 뉴런과 같이 가스 성분을 인식해 스파이크 신호를 출력할 수 있는 뉴로모픽 반도체 모듈을 통해 뉴로모픽 기반의 전자코(eletronic nose)를 구현할 수 있음을 처음으로 보였다.
전기및전자공학부 한준규 박사과정과 강민구 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 저명 국제 학술지 `어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 2022년 4월 온라인판에 출판됐으며, 후면 표지 논문(Back Cover)으로 선정됐다. (논문명 : Artificial olfactory neuron for an in-sensor neuromorphic nose)
인공지능을 이용한 후각 인식 시스템은 높은 정확도로 가스를 인식할 수 있어 환경 모니터링, 음식 모니터링, 헬스케어 등 다양한 분야에 걸쳐 유용하게 사용되고 있다. 하지만 이러한 시스템 대부분은 CPU와 메모리가 분리된 구조인 폰노이만 컴퓨터가 필요한 소프트웨어를 기반으로 하므로, 데이터가 CPU와 메모리 사이를 이동할 때 높은 전력이 소모된다. 또한 센서에서 CPU로 데이터가 전송될 때 필요한 변환 회로에서도 추가 전력 소비가 발생한다. 따라서 모바일 또는 사물인터넷(IoT) 장치에 적용되기는 어렵다.
한편, 생물학적 후각 시스템은 감각 세포 자체에서 스파이크 형태로 감각 정보를 전달하고, 이를 뇌에서 병렬적으로 처리함으로써 낮은 전력 소비만으로 가스를 판별할 수 있다. 따라서 저전력 후각 시스템을 구축하기 위해, 생물학적 후각 시스템을 모방해 센서 단에서 스파이크 형태로 정보를 전달하는 `인 센서 컴퓨팅(In-Sensor Computing)' 기반 뉴로모픽 후각 시스템이 주목을 받고 있다. 이러한 뉴로모픽 후각 시스템을 구현하기 위해서는 인간의 후각 뉴런처럼 화학 신호를 스파이크 형태의 전기 신호로 변환해주는 구성 요소가 필요하다. 하지만, 일반적인 가스 센서는 이러한 기능을 수행할 수 없다.
연구팀은 반도체식 금속산화물 기반 가스 센서와 단일 트랜지스터 기반 뉴런 소자를 이용해, 가스를 인식해 스파이크 신호를 출력할 수 있는 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다. 연구팀은 제작된 뉴로모픽 반도체 모듈을 바탕으로 유해가스를 구분할 수 있는 가스 인식 시스템과 와인을 구분할 수 있는 전자 소믈리에 시스템을 구축했다. 특히, 여러 가지 가스 분자가 섞여 있어 구분이 힘든 와인을 뉴로모픽 시스템을 이용해서 구분할 수 있음을 보인 것에서 그 의미가 크다.
연구를 주도한 한준규 박사과정은 "개발된 뉴로모픽 반도체 모듈은 전자코에 적용되어 사물인터넷(IoT) 분야, 환경 모니터링, 음식 모니터링, 헬스케어 등에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다ˮ며, "이는 `인-센서 컴퓨팅(In-Sensor Computing)' 시대를 앞당기는 발판이 될 것이다ˮ고 연구의 의의를 설명했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 차세대지능형반도체기술개발사업, 중견연구사업, 국민위해인자대응기술개발사업 및 반도체설계교육센터의 지원을 받아 수행됐다.
2022.07.04 조회수 14303 -
꽃향기, 이젠 눈으로 보세요!
우리 대학 기계공학과 유체 및 계면 연구실 김형수 교수와 생명과학과 생태학 연구실 김상규 교수 연구팀이 공동 융합연구를 통해 세계 최초로 꽃향기가 나오는 것을 실시간으로 가시화하여 측정하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
두 연구팀은 기존 꽃향기 측정 방법과 완전히 다른 레이저 간섭계 기반의 휘발성 유기물 증기(VOCs, Volatile Organic Compounds)의 상대 굴절율 측정을 통해 백합에서 나오는 꽃향기를 시공간으로 직접 측정할 수 있는 결과를 획득했다. 기존 향기 측정 방법은 물질 포집 후 질량분석을 통해 양을 측정했기 때문에 꽃이 어떤 주기로 향기를 뿜어내는지 직접 알 수가 없었다.
꽃향기는 인간의 삶과 밀접한 화장품, 향수, 장식용 꽃 사업 등에서 중요한 요소 중 하나이기도 하지만 동시에 현화 식물이 여러 화분매개곤충과 교류하는 대표적인 수단 중 하나이기 때문에 꽃의 생식 및 진화에 큰 영향을 미친다.
꽃향기 분비 주기를 직접 관찰할 수 있는 이번 기술은 꽃향기 합성 및 분비에 관여하는 유전자를 찾고 화분매개곤충과 상호작용을 통한 꽃향기 물질 진화 연구에 활용될 것이다. 또한 향기 물질 분비를 제어할 수 있다면 원예 및 농작물 생산 증진에 영향을 끼칠 것으로 기대된다.
기계공학과 이길구 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 `프론티어스 인 플랜트 사이언스(Frontiers in Plant Science)' 2022년 4월호에 출판됐다(논문명 : Real-Time Visualization of Scent Accumulation Reveals the Frequency of Floral Scent Emissions, https://doi.org/10.3389/fpls.2022.835305).
기계공학과 김형수 교수는 "공기 중 증기나 가스를 가시화할 수 있는 기술이 더욱 발전될 수 있다면 위험 유해물질(HNS, Hazardous Noxious Substances)이 한정된 공간에 얼마나 노출됐는지 직접 알 수 있어 산업용이나 군사용으로도 확장이 가능하다ˮ고 말했다. 한편 생명과학과 김상규 교수는 "이번 기술을 활용해 향기 물질 분비에 관여하는 유전자를 찾고 그 메커니즘을 밝혀나갈 것ˮ이라고 언급했다.
이번 연구는 KAIST 글로벌특이점 프렙 연구를 통해서 시작됐고, 연구재단의 중견연구와 농진청의 부분 지원으로 수행됐다.
2022.05.10 조회수 12705 -
공과대학, 2021년 올해의 자랑스러운 동문상에 김형준 한국항공우주산업(주) 부사장 선정
우리 대학 공과대학이 2021년 올해의 자랑스러운 공과대학 동문으로 김형준 한국항공우주산업(주) 부사장을 선정했다고 2일(목) 밝혔다. 시상식은 2일(목) 오후 4시 30분 기계공학동(N7) 해동정보홀에서 이동만 공과대학장, 김상욱 공과대학 부학장, 한재흥 항공우주공학과 학과장 등이 참석한 가운데 개최된다. 2014년 제정된 ‘올해의 동문상`은 우리 대학 공과대학에서 산업기술 발전에 공헌하거나 뛰어난 학문 성취를 통해 학교의 명예를 높인 동문을 선정해 수여하는 상이다.
김형준 한국항공우주산업(주) 부사장은 1989년 우리 대학 기계공학과 항공공학전공 석사 출신으로, 순수 국내 기술로 개발된 항공기로서 최초로 실용화되고 수출된 기본훈련기(KT-1), 고등훈련, 전술입문기(T-50/TA-50)의 전 개발단계에 핵심 인물로 참여해 성공적인 개발에 이바지했다. 이후 개량형인 경공격기(FA-50) 사업화를 총괄 담당한 사업담당실장(상무)으로서 개발 및 양산 사업화에 성공해 오늘날 수출형 군 항공기 제품의 라인업을 완성했다.
또한, 국내 최초 초음속 항공기인 T-50 개발 프로그램에 개념설계팀 핵심 연구원으로 참여해 영국 BAe사 등 다양한 해외 파트너사와 협력 개발을 주도했다. 본격적인 기본설계 연구단계에서는 미국 록히드마틴사에 파견된 한국 합동 설계팀 ‘재미황매팀(Golden Eagle Team)`의 일원으로 시스템 기본설계를 수행했다.
아울러 체계 개발 성공 이후에는 해외 수출 담당 실장으로서 수출 현장을 누비며 대한민국이 군용항공기 해외 수출 국가의 반열에 오르는 데 크게 공헌했다.
이동만 공과대학장은 "김형준 부사장은 항공 분야 산업계의 독보적인 경영자로서, 국내 항공산업을 세계적인 수준으로 이끈 것은 물론 학교의 명예를 높였다. 항공 엔지니어이자 경영자로서 본보기가 되는 성공스토리를 보여준 것”이라고 선정이유를 밝혔다.
2일(목) 현장에서는 시상 후 ‘항공산업 특성과 수출 성공 요소’라는 주제로 김 부사장의 수상 기념 강연과 후배 학생들과의 질의응답 시간을 가질 예정이다.
한편, 2014년 제1회 동문상은 유태경 ㈜루멘스 대표가, 2015년 제2회 수상자는 넥슨 창업자인 김정주 ㈜NXC 대표, 2017년 제3회에는 이우종 전 LG전자 VC사업본부 사장, 2019년 제4회에는 임병연 롯데케미칼(주) 대표이사가 각각 선정되어 수상했다.
2021.12.02 조회수 11088 -
KAIST 연구실 온라인서 만난다, OPEN KAIST 2021 개최
우리 대학이 교내 연구 현장을 공개하는 OPEN KAIST 2021 행사를 3일부터 이틀간 온라인으로 개최한다.2001년 시작된 OPEN KAIST는 실험실 등의 연구 현장으로 방문객들을 초대하는 과학문화 행사다. 2년에 한 번씩 캠퍼스를 개방해 연구실 곳곳의 볼거리를 제공하고 과학적 흥미를 유발할 수 있는 체험 프로그램을 마련해 국민과 소통하는 KAIST의 전통적인 행사다. 올해로 11회째를 맞은 OPEN KAIST는 코로나 19의 확산세를 고려해 20년 만에 처음으로 온라인 동영상 플랫폼에서 방문객을 맞이한다.KAIST 연구실 탐방을 희망하는 사람이라면 누구나 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에 접속한 뒤, 관심 있는 연구실이 공개되는 방송 시간에 실시간으로 입장할 수 있다. 온라인 공개 방송에서는 해당 연구실이 주도하는 최신 기술 설명 및 시연·연구성과 소개·온라인으로 참여할 수 있는 간단한 원격 체험 등의 콘텐츠가 제공된다.이를 위해, 로봇·바이오·인공지능·반도체 등 KAIST가 자랑하는 첨단 기술을 연구하는 16개 학과가 참여한다.로봇 분야에서는 기계공학과 '휴머노이드 로봇 연구센터'가 로봇과 부품으로 가득 찬 연구실을 공개한다. ▴유압식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 가공실 ▴연구원들의 공부방 ▴전기식 구동 로봇 실험실 ▴로봇 조립실 등으로 나누어진 연구센터 곳곳을 안내하고 실험이 진행되는 연구 현장의 생생한 모습을 중계한다. 이어, 2족 로봇과 4족 로봇의 간단한 보행 시연도 이어질 예정이다.
건설및환경공학과에서는 ▴원격 제어 로봇 ▴건설 현장 노동자들의 근력 보조용 웨어러블 로봇 ▴재난 현장에서 매몰자를 찾아내는 자라나는 바인(Vine) 로봇 ▴자율주행 자동차 등 다가오는 미래사회에 대비하기 위한 새로운 패러다임의 건설 로봇들을 선보인다.
생명공학 분야에서는 생명과학과·의과학대학원·바이오및뇌공학과가 참여한다. 생명과학과는 코로나 19 예방을 위한 mRNA 백신이 세포 안으로 유입되어 항원이 발현되는 모든 과정을 시각적으로 관찰할 수 있는 초고해상도 이미징 기술을 소개한다.
또한, 의과학대학원에서는 뇌 투명화·뇌 확대·뇌 탄성화 등 다양한 뇌공학 기술을 이용해 복잡한 뇌 구조를 연구하는 실험실을 탐방하고 바이오및뇌공학과에서는 암 환자를 대신해 항암제의 효능을 선별할 수 있는 '종양아바타(환자에게서 복제한 종양)'와 개인 맞춤형 의료를 추구하는 미래의 의료상을 선보인다.
각 연구실의 온라인 공개 방송이 진행되는 동안에는 교수 및 대학원생 등 연구진이 방문객들의 궁금증을 해소해주는 질의응답도 실시간으로 마련된다.이번 행사를 총괄한 이동만 공과대학장은 "코로나 19로 인해 캠퍼스를 직접 개방하기 힘든 상황이지만 KAIST의 연구가 이루어지는 공간에서 국민과 직접 소통하는 자리를 마련하기 위해 온라인 OPEN KAIST를 준비했다ˮ라고 설명했다. 이어, 이 학장은 "올해로 개교 50주년을 맞은 KAIST가 창의적이고 도전적인 연구를 수행하는 현장에 온라인으로 방문하셔서 인류를 빛낼 100년을 준비하는 KAIST의 꿈과 비전을 함께 나눠주시길 부탁드린다ˮ라고 전했다.
'OPEN KAIST 2021'은 사전 신청 없이 참여할 수 있으며, 자세한 프로그램과 참여 방법 등은 OPEN KAIST 홈페이지(openkaist.ac.kr)에서 확인할 수 있다. 문의: 공과대학 교학팀(042-350-2493)
2021.12.01 조회수 22842 -
기계공학과 공경철 교수, 아이뉴스24 소셜DNA 혁신상 포용상 수상
"데이터, 네트워크, 인공지능은 미래산업의 핵심이자 웨어러블 로봇의 심장입니다. 웨어러블 로봇에서 쏟아지는 데이터를 이용해 모두가 오래 건강하게 살 수 있도록 하는 데 기여하겠습니다."
우리 대학 기계공학과 공경철 교수(엔젤로보틱스 대표)는 지난 2일 서울 드래곤시티호텔 그랜드볼룸 한라홀에서 개최한 '제2회 아이뉴스24 소셜D·N·A 혁신상' 시상식에서 한국지능정보사회진흥원장상인 '포용상'을 수상하고 "기술개발에 매진하면서도 따뜻한 마음을 잃지 말라는 뜻으로 포용상을 주신 것 같다"며 이같은 소감을 전했다.
'소셜D·N·A혁신상'은 아이뉴스24가 창간 20주년을 맞은 지난해 사회적 가치 실현의 일환으로 과기정통부와 함께 제정한 상이다. 4차 산업혁명 시대의 사회문제를 해결하고 포용적 혁신성장을 실현할 데이터(Data), 네트워크(Network), 인공지능(AI) 분야 우수 사례를 발굴해 시상한다.
엔젤로보틱스는 장애인들을 위한 '착용형 보행보조로봇'을 개발하고 있는 스타트업이다. 로봇공학자인 공경철 교수와 재활치료 전문의인 나동욱 교수(세브란스 재활병원)가 의기투합해 2017년 창업했다. 공경철 교수 연구실은 회사 설립 전인 2016년 스위스에서 처음 열린 사이배슬론 국제대회에서 착용형 외골격로봇(웨어러블 로봇) 부문 3위에 입상하면서 이름을 알렸다. 2020년 열린 2회 대회에서는 금메달과 동메달을 석권, 웨어러블 로봇 분야의 기술력을 입증했다. (사이배슬론(Cybathlon)은 인조인간을 뜻하는 사이보그(cyborg)와 경기를 의미하는 애슬론(athlon)을 합성해 만든 단어로, 신체 일부가 불편한 장애인들이 로봇과 같은 생체 공학 보조 장치를 착용하고 미션 수행을 겨루는 대회다. 2016년 스위스 취리히 연방 공과대학교(ETH)가 대회를 창설했다)
현재 회사의 주력 제품은 하지 재활을 위한 보행훈련 로봇인 '엔젤렉스(ANGEL LEGS) 메디컬'이다.
뇌성마비나 선천성 보행장애를 가진 소아에서부터 뇌졸중, 근력저하 등 노인성 질환으로 인한 보행장애 환자들이 스스로 걸을 수 있는 능력을 회복해 일상에 복귀할 수 있도록 돕는 제품이다. 지난해 말부터 병원 보급이 시작돼 현재 전국 13개 의료기관에 16대가 도입됐다. 조만간 말레이시아 재활병원에도 도입될 예정이다. 최근에는 정부의 공공조달 혁신제품에도 선정돼 공공 의료기관으로의 보급확대도 기대할 수 있게 됐다.
이 밖에 병원이 아닌 집에서 재활훈련을 할 수 있는 '엔젤렉스 홈', 일상생활을 위한 보조기기인 '엔젤 앵클' 등을 출시해 장애발생시 입원치료→재활훈련→퇴원→자가훈련→일상복귀에 이르는 전 사이클을 지원할 계획이다.
공경철 교수는 "기술개발은 다 해 놓았지만 이를 어떤 서비스로 완성할 것인지 고민하고 있다"고 말했다. 로봇 대회 참가는 기술을 겨루는 것이지만 사용자에게는 실제로 재활치료에 도움을 주는 제품이어야 하기 때문이다. "사용자에게 로봇은 신기한 미래기술이 아니라 생활에 필요한 필수 제품이어야 하기 때문에 개발자의 시각이 아닌 철저하게 사용자의 입장에서 생각하며 로봇을 만들겠다"는 게 그의 철학이다.
다음은 공경철 교수와의 일문일답.
-작년 사이배슬론 대회에서 우승하는 장면이 인상적이었다. 회사를 알리는 데 많은 도움이 됐을 것 같다
국제대회 참여는 우리 회사의 정체성을 상징적으로 보여주기 위한 것이다. 직원들의 동기부여에도 굉장한 도움이 된다. 사실 2016년 대회 때는 외부 지원없이 우리 팀이 모든 것을 하느라 정말 고생을 많이 했다. 첫 대회 이후 LG전자가 선제적으로 투자해 줘서 창업을 하게 된 직접적인 계기도 됐다. 2회 대회부터는 산업부에서 예산지원도 받고 공동연구 참여기관들도 많아져서 도움이 많이 됐다.
-이제 창업 4년째인데 실제 제품 판매는 어느 정도 이루어지고 있나
작년말부터 매출이 발생하기 시작했다. 올해는 현재까지 약 10억원의 매출을 올렸다. 올해 목표는 20억원으로 잡고 있다. 병원 보급이 본격화되고 있어서 내년부터는 본격적인 매출이 발생할 것으로 기대하고 있다. (다른 부대사업 없이) 오로지 로봇판매로만 거둔 매출이다.
-실제 치료효과는 얼마나 있나
임상에 적용하기 시작한지 얼마 되지 않았지만 기존의 재활치료로는 얻기 어려웠던 재활효과를 얻었다는 연구가 나오고 있다. 현재 14개 병원에서 사용하고 있는데 병원마다 환경이 달라서 다양한 피드백을 받고 있다. 굉장히 만족하는 병원도 있고 그렇지 않은 경우도 있는데 전반적으로 괜찮은 편이다. 사용하는 병원이 늘어나면서 데이터도 쏟아지고 있는데 이를 통해 나날이 개선하고 있다. 데이터가 우리 회사의 자산이다.
-엔젤로보틱스의 핵심 기술 경쟁력은
웨어러블 로봇은 저마다 목표로 하는 시장이 달라서 특별히 서로간에 경쟁업체라고 생각하는 기업들이 있지는 않다. 우리가 타깃으로 하는 재활로봇 분야에서는 로봇공학 기술과 임상 기술이 잘 어우러진 게 가장 독특한 점이 아닐까 싶다. 로봇공학으로 말하면 우리는 환자별로 다르게 튜닝할 수 있도록 힘제어가 잘되는 정밀한 구동기 기술, 몸에 센서를 붙이지 않고 의도를 파악하는 기술, 빠르게 걸으면서 균형을 유지하는 기술 등을 갖고 있고, 임상적으로는 환자마다 다른 임상 상황에서 적절한 보조방법, 재활정도에 대한 평가기술, 치료사 인터페이스, 개인 맞춤형 착용부 제작 등 다양한 기술이 접목된다.
-현재 판매하고 있는 엔젤렉스 메디컬 외에 앵클, 홈 등은 어떤 제품인가
엔젤렉스 메디컬은 의료기기다. 병원에서 의사의 처방에 따라 치료사가 사용하는 재활치료기기다. 반면 앵클과 홈은 퇴원 후에 집에서 재활훈련을 하거나, 일상에서 사용할 수 있게 만든 보조기기다. 개발은 마무리됐지만, 현재 병원에서 사용성을 평가하고 있다. (장애를 회복하기 위한) 재활기기와 (회복불가능한 장애에 대한) 보조기기는 전혀 다른 개념의 기술이어서 사용자들의 평가를 받아 제대로 된 제품이라고 인정받으면 출시할 것이다.
-대학에서 학생들을 가르치면서 기업을 경영하는 게 쉽지 않을 텐데 창업을 하게 된 동기는
웨어러블 로봇 연구를 하다 보니 이게 결국 사람보고 하는 연구인데, 사람한테 입혀줘야 의미가 있는데 라는 생각이 들잖아요? 그럴려면 병원도 끼고 가야지, 제품에 대한 인정도 받아야지, 연구실에서는 할 수 없는게 많았다. 내가 벌려놓은 연구의 끝을 보고 싶다는 그런 막연한 느낌? 그런 게 가장 컸다. 그래서 박사학위를 할 때 의공학도 부전공으로 했다. 재활치료에 대한 임상 전문의의 도움이 필요해 세브란스병원의 나동욱 교수님을 찾아갔는데 서로가 원하는 게 맞아 떨어져서 창업을 하게 됐다. 물론 막상 창업을 하고 보니 연구실에서 생각한 것과는 많이 다르다.
-엔젤로보틱스의 향후 비전은?
사람이 걷는다는 것은 다양한 의미를 내포하고 있다. 근육활동이면서 두뇌활동이다. 아프거나 늙어서 보행장애가 발생하면 자존감이 하락하고 건강이 나빠진다. 우리의 최종 목표는 병원이 아니라 일상 생활공간이다. 장애인들도 일상에서 사용하면서 걸어 다닐 수 있는 행복을 누릴 수 있게 만드는 것, 보행이라는 운동효과를 집에서도 누리게 하는 것이 목표다.
엔젤로보틱스는 최근 180억원의 시리즈B 투자를 유치했다. 공 대표는 "다행히 투자를 잘 받아서 큰 걱정은 덜었다"면서 내년 하반기에는 기업공개를 할 수 있도록 노력할 계획이라고 밝혔다.
관련기사: https://www.inews24.com/view/1419288
2021.11.10 조회수 13287 -
칩 스케일 초 저잡음 펄스 신호 발생기술 개발
우리 대학 물리학과 이한석 교수와 기계공학과 김정원 교수 공동연구팀이 실리카 *마이크로공진기를 이용해 매우 낮은 잡음으로 펄스 신호를 주기적으로 발생할 수 있는 신기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
☞ 마이크로공진기(microresonator): 특정 공진 주파수에서 공진을 일으킬 수 있도록 한 마이크로미터~밀리미터 크기의 소자이다. 굴절률 차이에 의한 내부전반사로 공진기 내부에서 광 파워가 공진 형태로 집약되는 특성을 보인다.
이 기술을 이용하면 3 밀리미터(mm) 지름의 칩으로부터 22 기가헤르츠(GHz)의 높은 *반복률과 2.6 펨토초(385조 분의 1초)의 매우 낮은 *펄스 간 시간 오차를 동시에 가지는 광 펄스열(optical pulse train)을 발생할 수 있다. 따라서 초고속 광대역 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)의 샘플링 클럭이나 5G·6G 통신용 초 저잡음 마이크로파 신호원으로 활용이 기대된다.
☞ 반복률(repetation rate): 단위 시간(1초) 동안 지나가는 펄스의 수로 주기의 역수에 해당한다. 반복률이 22GHz일 경우, 펄스틑 1초 동안 220억 번 지나간다.
☞ 펄스 간 시간 오차(timing jitter): 펄스가 이상적인 주기로부터 얼마나 어긋나는지를 나타내는 값으로 펨토초 펄스 레이저의 중요한 특성 중 하나이며 일반적으로 레퍼런스 신호원과 비교하여 어긋나는 정도를 나타낸다.
펨토초(1펨토초는 1,000조분의 1초) 수준의 펄스 폭을 가지는 광 펄스를 생성하는 모드 잠금 레이저(mode-locked laser)는 광 주파수 빗 분광학(optical frequency comb spectroscopy, 2005년 노벨 물리학상)이나 펄스 확장 증폭 기술(chirped pulse amplification, 2018년 노벨 물리학상)과 같이 기초 과학 분야에서 매우 중요한 광원으로 활용되고 있다.
최근에는 펨토초 펄스를 레이저 장비가 아닌 칩-스케일의 마이크로공진기 소자에서 생성하는 마이크로콤(micro-comb) 기술이 활발하게 연구되고 있다. 특히 기존의 모드 잠금 레이저가 100메가헤르츠(MHz) 정도의 반복률을 가진 것에 반해 마이크로콤은 기존보다 100배 이상인 수십 기가헤르츠(GHz) 이상의 높은 반복률을 가지기 때문에 다양한 ICT 시스템의 개발 및 제작 등에 폭넓게 적용될 것으로 기대되고 있다.
마이크로콤은 이론적으로는 1펨토초 수준의 매우 낮은 시간 오차를 가질 수 있을 것으로 예측됐지만, 기존에는 측정의 한계 때문에 이러한 성능을 정확하게 규명할 수 없었고 잡음 성능을 최적화할 수도 없었다.
공동연구팀의 이번 연구는 이한석 교수팀이 보유한 1억 이상의 매우 높은 *Q 인자를 갖는 온칩 마이크로공진기 제작기술과 김정원 교수팀이 보유한 100아토초(100아토초는 1경분의 1초) 분해능의 펄스 간 타이밍 측정기술의 결합으로 가능했다.
☞ Q 인자(Quality factor): 진동자나 공진기(resonator)가 얼마나 오랫동안 에너지(여기서는 빛)를 담아둘 수 있는지를 나타내며, 중심주파수에 따른 공진기의 대역폭을 특성 짓는 값이다. 공진기는 높은 Q 인자 값을 가질수록 더 오래 진동할 수 있으며, 외부로부터 주입되는 에너지를 내부에 더욱 고밀도로 집중시킬 수 있다. 반도체 미세공정기술을 기반으로 칩 상에 제작된 마이크로공진기는 높은 Q 인자를 갖는다고 하더라도 대략 1000만 정도의 값을 갖는 것이 일반적이다.
공동연구팀은 기존 연구보다 100배 이상 정밀한 타이밍 측정기술을 이용해 펄스 간 시간 오차를 정확하게 측정할 수 있었고, 그 결과를 이용해 마이크로공진기의 최적 동작 조건을 찾아냄으로써 마이크로콤의 잡음 성능을 획기적으로 높일 수 있었다.
공동연구팀 관계자는 이 신기술을 활용할 경우 다양한 온-칩 광신호처리 시스템의 구현이 가능하다고 내다봤다. 그는 특히 아날로그-디지털 변환기의 경우 샘플링 클럭의 지터 성능에 의해 제한되고 있는데, 이번 연구의 타이밍 성능은 22 기가헤르츠(GHz)의 샘플링 속도에서 12비트의 유효 비트 수(effective number of bits, ENOB)를 달성할 수 있어 기존 장비의 성능을 뛰어넘을 것으로 예상했다.
이한석 교수는 "펄스 발생효율과 잡음 성능을 더욱 개선하기 위한 새로운 광소자 구성기법을 연구 중ˮ이라고 말했다. 아울러 김정원 교수도 "개발된 기술을 매우 낮은 위상잡음의 K-밴드 마이크로파 신호원과 초고속 아날로그-디지털 변환기용 샘플링 클럭으로 활용하는 후속연구를 진행 중ˮ이라고 밝혔다.
우리 대학 나노과학기술대학원 정동인 박사과정 학생과 기계공학과 권도현 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 공동연구팀의 이번 논문은 국제학술지 `옵티카(Optica)' 8월 28일 字에 게재됐다. (논문명: Ultralow jitter silica microcomb)
한편 이번 연구는 정보통신기획평가원 양자센서핵심원천사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2020.09.17 조회수 31687