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반도체 정밀 공정 흐린 영상 복원 가능하다
생물학 연구에 사용되는 형광 현미경이나 반도체 산업에 사용되는 주사전자현미경의 공통점은 불안정성으로 인해 흐려진 영상(블러, blur)을 보정하는 과정이 반드시 필요하다는 점이다. 우리 연구진이 굉장히 강한 잡음에 의해 손상된 왜곡 영상에 대해 적응형 필터와 생성형 인공지능 모델을 융합해 영상을 복원하는 데 성공했다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 삼성전자 DS부문 반도체연구소 차세대공정개발실과 공동 연구를 통해 왜곡 및 강한 잡음이 존재하는 의료·산업 영상을 복원하는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
스마트폰 카메라 사진에 영상의 흐림·왜곡이 생겼을 때 보정하는 문제를 디컨볼루션(deconvolution) 또는 디블러링(deblurring)이라고 하며, 흐려진 영상 정보만 이용해 선명한 영상을 복원하는 기술을 블라인드 디컨볼루션(blind deconvolution)이라고 한다. 흥미롭게도 디컨볼루션 문제는 일상뿐만 아니라 생물학 연구, 반도체 산업 등 다양한 분야에서 공통적으로 발생한다.
예를 들어, 형광 현미경은 세포와 분자 수준의 미세 구조를 시각화하기 때문에 측정된 형광 신호는 산란이나 회절, 수차 등의 효과로 인해 흐려지기 때문에 디컨볼루션 기법을 통해 보정하는 과정이 반드시 필요하다.
또한, 반도체 산업에서는 수천 개의 생산 공정 중간에 검사·계측 기술을 통해 발생할 수 있는 미세 공정 오류를 감지하고, 공정 수율 개선을 위한 프로세스 개선 과정에 사용되는 주사전자현미경이 전자 빔의 불안정성으로 인해 영상이 흐려지기 쉬우며, 이를 보정하는 과정이 반드시 필요하다.
연구팀은 이처럼 영상이 흐려지는 원인은 움직임, 빛의 산란, 전자의 불안정성 등과 같이 다양하지만, 공통적으로 ‘영상의 흐려짐을 없앤다’라는 점에서 수학적으로 동일한 접근 방법이 활용될 수 있다고 생각했다.
특히 잡음 수준이 높은 영상의 경우, 영상의 잡음을 효과적으로 억제함과 동시에 블러 효과가 제거된 선명한 영상을 복원하는 과정의 균형을 맞추는 것이 매우 중요하다는 점을 착안했다.
연구팀은 위너 디컨볼루션*을 기반으로 영상을 복원하는 접근법을 개발했다. 이를 적응형 잡음 억제 변수, 영상 생성형 인공지능 모델과 결합해 영상 복원 과정에서 발생할 수 있는 잡음을 억제하고 영상 선명도도 높였다.
*위너 디컨볼루션(Wiener deconvolution)은 왜곡된 영상을 역 필터(inverse filter)를 기반으로 깨끗한 영상으로 복원하는 전통적인 방식임.
연구팀은 잡음 민감도가 높은 주사전자현미경으로부터 측정된 왜곡된 영상으로부터 깨끗하고 초점이 맞는 나노미터 단위의 반도체 구조에 대한 영상을 성공적으로 복원해 냄으로써 반도체 검사·계측에 매우 효과적으로 적용할 수 있음을 실험적으로 증명했다.
바이오및뇌공학과 이찬석 연구원은 “이번 연구를 통해 강한 잡음 속에서 왜곡된 영상을 복원하는 난제를 해결했다ˮ며, 이어 "이번 연구에서는 무작위적 잡음을 극복하는 영상 복원 기술을 개발하는 데에 집중했고, 향후 비균일 영상 복원 및 다양한 손상 형태를 극복하는 영상 복원 기술 개발에 주력할 것이다ˮ라고 밝혔다.
바이오및뇌공학과 이찬석 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 컴퓨터 비전 분야 최고 학회인 ‘제18회 유럽 컴퓨터 비전 학회(The 18th European Conference on Computer Vision)’ 에서 지난 10월 1일에 이탈리아 밀란에서 발표됐고, Springer Nature에서 출판하는 Lecture Notes in Computer Science의 ECCV 2024 프로시딩 집에 게재될 예정이다. (논문명: Blind image deblurring with noise-robust kernel estimation).
2024.11.26
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2024 제3회 실리콘밸리 글로벌 기업가정신 써머스쿨(GESS) 성료
우리 대학 국제협력처 글로벌전략사업추진단(단장 임만성)이 올해 세 번째로 개최한 '2024 글로벌 기업가정신 써머스쿨(GESS; Global Entrepreneurship Summer School, 이하 2024 KAIST GESS)'가 성료됐다. KAIST GESS는 학생들이 세계적인 창업 허브인 실리콘밸리 지역을 방문해 창업 생태계를 직접 경험하고, 글로벌 진출을 위한 역량을 함양할 수 있도록 기획된 프로그램이다. 서류, 면접 및 발표 심사, 멘토링 및 동료 평가를 거쳐 선발된 20명과 우리 대학 경영대학 소속 임팩트(Impact) MBA 교육과정생 17명 등 총 37명이 참가했다. 참가자들은 지난 5월부터 약 2개월간 우리 대학에 재학 중인 선배 창업가로부터 비즈니스 모델 개발 및 투자발표에 대한 멘토링을 받은 후 대전 본원 캠퍼스에서 팀별 사업 아이템을 발전시켰다.
이후 지난달 23일부터 7일간 미국 현지 코트라 실리콘밸리 무역관, 제이피 모건(JP Morgan), 플러그앤플레이 테크센터(Plug and play Tech Center)에서 ▴글로벌기업가정신 ▴실패를 통한 배움 ▴자본과 네트워크 ▴스타트업 문화 등을 주제로 진행된 글로벌 창업 교육을 이수했다.
또한, 베어로보틱스(Bear Robotics, 대표 하정우), 사운더블헬스(Soundable Health, 대표 송지영), 임프리메드(ImpriMed, 대표 임성원), 팬텀 에이아이(Phantom AI, 대표 조형기), 비가라지(B Garage, 대표 김영준), 심플스텝스(Simple Steps, 대표 김도연)사 등 현지 기업을 방문해 글로벌 기술 창업의 현장을 경험하고 실리콘밸리 대표들의 생생한 경험담을 공유하는 강연도 진행됐다.
실리콘밸리에 이주한 한국 이민 여성의 경력단절을 막고 유능한 이민 여성들이 사회에서 능력을 발휘할 수 있도록 지원하는 심플스텝스 김도연 대표는 "KAIST 동문 기업인으로서 글로벌창업을 꿈꾸는 후배들과 미국에서 사회적 기업을 운영하게 된 경험을 공유할 수 있어 뜻깊었다"라고 전했다.
올해는 특별히 반도체 및 인프라 소프트웨어 기술 분야에서 세계적으로 손꼽히는 기업인 브로드컴(Broadcom)이 참가자들을 초청해 혹탄(Hock Tan) 회장의 강연을 듣고 질의응답을 진행하는 프로그램이 마련됐다. 지난 2월 우리 대학에서 명예 공학박사 학위를 받은 혹탄 회장은 "글로벌기업가로 성장하기 위해서는 실패를 경험하는 것과 오랜 기간 꾸준히 노력하는 것이 무엇보다 중요하며, 글로벌 시장에 영향을 미치는 기술은 세대를 거쳐 진화하고 있다"라고 역설했다.
또한, 실리콘밸리 써니베일 지역사회 및 풋힐 칼리지(Foothill College)와 함께 '인공지능 기술아 놀자 (Let’s play with AI+ Tech)'라는 봉사활동 프로그램을 진행했다. 우리 대학 학생들이 주도하는 챗봇(Chatbot) 교육에 써니베일 지역의 저소득층 초등학생과 학부모가 함께 참여해 미국 지역사회와 소통하는 시간을 가졌다.
2024 KAIST GESS 하이라이트인 최종 피칭에서는 실리콘밸리 전문 엑셀러레이터로부터 지속적인 대면 멘토링으로 조언을 받으며 각자의 비즈니스 모델을 발전시킨 참가자들이 실리콘밸리 현지 벤처 투자자로 구성된 심사단의 평가를 받았다.
최종 피칭에서 우승한 케이 브릿지(K-Bridge)팀의 한수민(전산학부 박사과정) 학생은 "2024 KAIST GESS는 제가 학사 과정에 입학했을 때부터 꿈꿔왔던 글로벌창업가로서의 길을 안내해 준 프로그램이다"라고 소감을 밝혔다.
2위를 차지한 KAIST 인에이블러스(KAIST Enablers)팀의 강승욱(화학과 학사과정) 학생은 "이번 경험을 잊지 않고 글로벌 창업가로 성장해 향후 GESS 프로그램에 연사로 초청받고 싶다"라는 포부를 밝히기도 했다.
임팩트 MBA 최종피칭 세션에서 우승한 캥스터즈 주식회사(대표 김강)는 GESS 최종피칭을 통해 현지 투자사와의 미팅이 성사되는 성과를 거뒀다.
행사를 주관한 임만성 글로벌전략사업추진단장은 "KAIST 학생들이 글로벌 영향력을 갖춘 리더로 성장하고, 글로벌 가치를 창출해 국제 사회에 기여하고 동시에 우리 대학의 국제적 위상을 높이길 기대한다”고 말했다.
또한, 17명의 임팩트 MBA 교육과정생을 이끈 박상찬 교수는 “글로벌시장을 선도하고 있는 기업가들과의 만남과 실리콘밸리 현지에서 바라보는 창업 문화는 글로벌 창업을 목표로 하는 학생들에게 소중한 배움의 시간이 되었다"라고 의의를 강조했다.2024 KAIST GESS는 우리 대학 국제협력처, 경영대학, 창업원의 협력으로 추진되었으며, 글로벌창업교육 프로그램을 앞으로도 지속적으로 추진해 글로벌 리더의 덕목을 갖춘 창업가를 양성할 계획이다.
2024.07.05
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초저조도/초고조도 환경에서도 모션 블러 없는 고화질 및 고해상도 영상 생성이 가능한 알고리즘 개발
우리 대학 기계공학과 윤국진 교수 연구팀이 영국 임페리얼 칼리지 김태균 교수 연구팀과 GIST 최종현 교수 공동 연구팀과의 2건의 공동 연구를 통해 이벤트 카메라를 활용한 고화질 및 고해상도 영상 생성 알고리즘들을 개발했다.
연구팀은 이번에 개발한 알고리즘들을 통해 기존의 RGB 기반 카메라가 영상을 획득하지 못하는 초저조도/초고조도 환경에서도 이벤트 카메라(Event Camera)를 활용하여 고화질 및 고해상도 영상을 생성할 수 있고, 특히 이벤트 카메라의 장점을 살려 초고속의 움직임에도 모션 블러(motion blur, 빠른 움직임에 의한 영상 열화) 없는 고프레임율의 영상을 생성할 수 있다고 밝혔다.
이벤트 카메라는 카메라 각 화소에 입사하는 빛의 세기의 변화에 반응하여 광역동적범위(High Dynamic Range)에서 매우 짧은 지연 시간을 갖는 비동기적 이벤트 데이터를 영상 정보로 제공하기 때문에, 기존 RGB 카메라가 영상을 획득할 수 없었던 고조도/저조도 환경에서도 영상 데이터 획득이 가능하고 또한 초고속 움직임을 갖는 피사체에 대한 영상 데이터 획득이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 기존의 영상과는 다른 형태의 영상 정보를 제공하기 때문에 기존의 영상 이해 기술을 접목시키기 어렵고 또한 센서의 제약으로 인해 영상의 해상도가 낮다는 단점이 있다. 연구팀은 이벤트 카메라의 장점을 유지하면서 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이벤트 데이터로부터 고화질의 초고해상도의 영상을 생성해 내기 위한 최적화된 심층 신경망과 학습 알고리즘들을 제안하였다. 제안된 알고리즘들은 이벤트 카메라로부터 획득된 이벤트 데이터를 일정 시간 동안 누적하여 딥러닝 기반의 합성곱 신경망을 통해 영상을 생성하는 방식으로, 두 공동 연구에서 각각 교사 학습/비교사 학습 기반의 알고리즘을 제안하였는데, 제안된 두 알고리즘들 모두 이벤트 카메라의 장점을 유지할 수 있어 초당 최대 100만 프레임의 영상 생성이 가능하여 조명의 변화가 극심한 환경이나 고속 움직임에 대한 분석이 필요한 다양한 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.
윤국진 교수는 “본 기술은 이벤트 카메라를 활용한 영상 기반 상황 인식을 위한 기술로서, 기존 RGB 카메라로는 검출이 어려운 조명 변화가 극심한 상황에서 사용될 수 있고, 초고속 움직임에 대한 분석이 가능하기 때문에 자율주행 자동차, 드론, 로봇 등에 다양하게 활용될 것으로 기대한다.”고 말했다.
Mohammad Mostafavi 박사과정(GIST)이 1저자로 참여한 공동 연구와 Wang Lin 박사과정(KAIST)이 1저자로 참여한 공동 연구 논문들은 오는 6월에 개최 예정인 컴퓨터 비전/기계학습 분야의 국제 학술대회인 ‘IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR)에 각각 구술/포스터 논문으로 발표될 예정이다. (논문명: (1) Learning to Super Resolve Intensity Images from Events, 이벤트를 활용한 초고해상도 이미지 생성 학습법, (2) EventSR: From Asynchronous Events to Image Reconstruction, Restoration, and Super-Resolution via End-to-End Adversarial Learning, 적대적 신경망 학습을 통한 비동기적 이벤트의 이미지로의 재구성, 복원 및 초해상도 연구)
한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업(NRF-2018R1A2B3008640)과 차세대정보・컴퓨팅기술개발사업(NRF-2017M3C4A7069369)의 지원을 받아 수행됐다.
2020.05.12
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KAIST 학생들, 사회적 기업 창업
- 일회용 컵 없는 커피 문화 정착이 목표 - - 텀블러 가져오면 아메리카노 커피가 1,500원 -
“한국 내 텀블러 휴대 문화를 만들어 일회용 테이크아웃 컵 사용을 근절시키는데 앞장서겠습니다.”
KAIST 학부 재학생 3명이 일회용 테이크아웃 컵을 사용하지 않는 문화를 만들기 위해 예비 청년 사회적 기업 ‘BringYourCup’(이하 BYC)을 창업하고 9월 말부터 본격적인 서비스에 들어간다.
BYC는 우선 9월 말부터는 홍대입구, 서울대입구, 신촌, 이화여대, 숙명여대, 대학로, 고려대입구 등 서울지역 카페 50개 업체와 제휴해 텀블러를 가져온 고객들에 한해 아메리카노를 1,500원에 제공하는 신 개념의 서비스를 제공키로 했다.
아울러 서비스 런칭 기간 중엔 락앤락(Lock&Lock)으로부터 고가의 텀블러 3500개를 후원받아 홍익대 등 서울시내 7개 지역 주요 대학생들에게 저렴한 가격으로 판매도 한다.
BYC는 올 연말까지 서울지역 제휴점포 수를 현행 50개에서 70여개로 늘리는 한편 내년부터는 본격적으로 지방으로까지 확장한다는 야심찬 계획도 마련했다.
주 수익원은 텀블러 판매금액과 텀블러에 실리는 기업광고 수익금인데 텀블러 후원사 유치로 텀블러를 원가이하의 가격으로 판매함으로써 궁극적으로 일회용 테이크아웃 컵을 퇴출시키는 게 BYC의 설립배경이다.
사회적 기업인 BYC를 창업한 화제의 주인공은 이범규(산업 및 시스템공학과 4년), 김민주(생명화학공학과 4년), 전지웅(경영과학과 4년)씨 등 KAIST 학부과정에 재학중인 3명의 학생이다.
이들은 방수코팅 된 일회용 컵의 재활용률이 작년에 고작 14% 대에 불과하고 대부분이 폐기 처리돼서 환경파괴와 환경호르몬을 발생시키는 주범이라는 점에 주목하고 일회용 컵 사용을 대체할 텀블러 사용 사업아이디어를 생각해냈다.
그렇다고 아이디어가 창업으로 이어지는 과정은 그리 순탄치 않았다는 게 이들 학생들의 고백이다. 대부분의 사람들이 일회용 컵의 문제점을 알고 있지만 텀블러또한 사용자들이 들고 다니기가 귀찮거나 불편하게 느낀다는 점을 반드시 해소해야만 사업성공에 대한 가능성을 어느 정도 확신할 수 있었기 때문이다.
따라서 많은 고민 끝에 텀블러 사용에 대한 효용가치를 줘서 사용자들의 행동변화를 유도하는 방법이 유일한 길이라고 생각한 끝에 카페운영자와 고객들이 상생할 수 있는 접점을 찾아 나섰다.
학생들은 우선 프랜차이즈 커피숍들 때문에 경영난에 직면해 있는 지역카페를 주목했다. 올 1월부터 홍대입구를 전략지역으로 선정하고 인근지역에 위치한 카페 70여개의 지역카페를 차례로 방문해, 집중적으로 공략한 결과 17개 카페와 제휴를 맺는데 성공했다.
이어 3월부터 ▲홍익대 캠퍼스에서 이 학교 총여학생회 및 광고동아리와 함께 텀블러 공동판매 및 시음회 개최 ▲ ‘동대문 봄장’과 ‘영등포 달시장’에서 ‘일회용 컵 없는 시장’ 조성을 위한 텀블러 사용 캠페인 ▲‘뚝섬 아름다운 나눔 장터’에서는 어린이 대상 텀블러 사용 교육 등 다양한 텀블러 사용 캠페인을 진행했다.
올 5월에는 한국사회적기업진흥원이 주관한 ‘2012 청년 등 사회적 기업가 육성 사업 공모전’에 제안서를 제출해 “일회용 테이크아웃 컵 쓰레기를 줄일 수 있는 혁신적인 사업아이템”이라는 평가를 받아 최종사업자로 뽑히는 등 주변으로부터 점차적으로 관심과 주목을 받기 시작했다.
지난 5개월 간 홍대 앞 베타테스트 경험과 텀블러 사용 캠페인을 통해 사업 성공에 대한 자신감을 얻은 이들 3명은 9월 말 현재 제휴 카페 수를 50여개로 확대하는 데 성공했으며 9월 말부터 본격적인 서비스에 들어가기로 했다.
BYC 제휴카페 ‘살롱 드 떼 벨로’를 운영 중인 이상민 대표는 “텀블러 사용 캠페인 참여로 환경 살리기에도 참여하고 카페홍보를 통해 신규고객도 늘어나게 돼 매우 기쁘다”며 “무엇보다 젊은 학생들이 사회를 변화시키고자 하는 사업 취지가 좋아 동참하게 됐다”라고 말했다.
이범규 BYC 공동대표(산업및시스템 공학과 4년)는 “뉴욕 사회적 기업 탭잇워터 (Tapitwater)가 지역 레스토랑과 제휴해 물통 휴대자에게 물을 제공하는 서비스로 플라스틱 물통 소비를 줄이는 것을 보고 아이디어를 얻었다”며 “우리나라 카페에서 일상화된 일회용 테이크아웃 컵을 퇴출시키는데 기여하고 싶어 창업했다”라고 말했다.
BYC와의 제휴를 원하는 지역카페는 BYC 홈페이지(http://www.bringyourcup.co.kr)를 방문해 신청서를 작성한 후 제휴협약서를 작성하면 참여가 가능하다.
또 텀블러 사용 서비스를 원하는 고객은 홈페이지에서 텀블러를 구매할 수 있으며 BYC 제휴카페 정보도 확인할 수 있다.
2012.09.25
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고규영 교수 Blood 誌 편집위원 선임
우리학교 고규영 의과학대학원 교수가 미국혈액학회(American Society of Hematology)에서 발간하는 혈액학 분야의 최고 저널인 블러드(Blood) 誌 편집위원(Editorial Board)으로 최근 선임됐다.
고 교수는 2011년부터 2015년까지 5년 동안 편집위원으로 활동하며 논문 심사 및 편집 방향 설정 등에 참여하게 된다.
심장재생을 위한 심장 세포 이식을 최초로 성공한 고 교수는 암성장과 전이를 억제하는 혈관신생차단제를 개발하는 등 혈관내피세포질환 연구 분야에서 주목할 만한 업적을 쌓았다.
Blood 誌는 1946년 창간됐으며 백혈구 및 적혈구, 혈소판, 지혈메카니즘, 혈관생물학, 면역학, 혈액종양학 등 혈액학의 모든 분야를 다루는 저명한 학술지(peer-review journal)로서 가장 많이 인용되고 있다.
2010.11.01
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