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3D 프린터로 차세대 소형원전 안전성 높이는 기술 나왔다
우리 대학 원자력및양자공학과 류호진 교수 연구팀이 금속 3D 프린팅을 활용해 소형모듈원자로(SMR) 안전성을 더욱 높일 수 있는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. SMR은 발전용량이 300메가와트(㎿) 수준인 소형 원자력발전소로 기존 원전보다 훨씬 좁은 땅에서 비슷한 수준의 전기를 생산할 수 있는 차세대 기술이다. 한국원자력연구원은 강석훈 재료안전기술개발부 책임연구원팀과 금속 분말 소재 전문 제조 기업인 하나에이엠티도 개발에 참여했다.
3D 프린팅 기술을 이용하면 원자로와 같이 구조가 복잡하면서 정밀한 가공이 요구되는 부품을 이음새 없이 설계‧제조할 수 있다. 원재료를 별도로 가공처리하지 않아고 되고 재료 손실도 거의 없어 비용을 아낄 수 있다는 장점도 있다. 때문에 최근 원전 부품 제조업에서 3D 프린팅 기술이 각광받는 추세다.
연구팀이 개발한 것은 SMR 압력용기 소재를 만들 수 있는 3D 프린팅 전용 금속 분말이다. 원자로 압력용기는 원자로 격납 건물 내부 정중앙에 위치한 핵심 구조물로 안에는 핵 연료봉이 들어간다. 압력용기가 튼튼하게 만들어져야 그 안에서 핵분열이 안전하게 일어나면서 전기 생산이 가능하다는 것이다.
원자로 압력용기는 탄소 함량이 높은 소재로 돼있어 3D 프린팅용 미세 분말로 만들기가 어려웠다. 탄소 함량이 높은 소재는 분말로 만드는 과정에서 쉽게 산화되고 유동성이 낮아 3D 프린터에서 분말을 분사하는 노즐을 통과하기 어렵기 때문이다.
이에 연구팀은 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 3D 프린팅용 미세 분말을 제조했다. 여기에 분말을 방사하는 노즐을 소용돌이 형태로 만들어 분사 중에 분말 크기를 미세하게 제어할 수 있도록 해 유동성도 개선했다. 이후 3D 프린팅 방식의 빔 에너지, 스캔 속도, 열의 양을 조절해 충격 흡수율이 우수한 소재를 만드는 최적의 공정 조건을 만들었다.
연구팀은 영하 196도 저온에서 영상 80도 고온까지 다양한 환경에서 3D 프린터로 만든 압력용기용 소재와 기존 압력용기용 소재의 충격 흡수율을 비교했다. 기존 소재는 영하 75도 부근에서 쪼개지는 걸 발견했으나 3D 프린터로 만든 소재는 영하 145도까지 버틸 수 있었다. 금속이 깨지기 쉬운 극한의 저온 환경에서도 충격을 잘 흡수한 것이라고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 앞으로 3D 프린팅 기반 제조 기술 표준화와 규제기관 인허가 획득에 힘쓸 계획이다. 주한규 한국원자력연구원장은 “이번에 개발한 3D 프린팅용 분말 소재는 향후 SMR은 물론 높은 안전성이 요구되는 각종 원자로 부품 제작에도 널리 활용될 것이라 기대한다”고 말했다.
2023.01.27
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최원호 교수 연구팀, 2022년 큐브위성 경연대회 기초위성분야 최종 선정
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 한국항공우주연구원이 주관한 ‘2022 큐브위성 경연대회’에서 기초위성분야에 최종 선정됐다고 19일 밝혔다. 특히 이번 대회에서 항공우주공학과 윤효상 교수 연구팀도 함께 선정되어 KAIST는 복수의 팀이 선정되는 쾌거를 이뤘다.
이번 대회 선정팀은 큐브위성 개발비용(기초위성 3억원/고급위성 7.5억원)과 발사 기회(누리호 4차 발사, 2025년 예정)를 제공받게 되며 항우연으로부터 위성 설계 검토, 우주환경시험 등 큐브위성 제작에 필요한 각종 기술을 지원받게 된다.
최 교수 연구팀이 개발하는 위성의 이름은 K-HERO(KAIST Hall Effect Rocket Orbiter)로 초소형위성용 홀추력기의 궤도 검증을 목표로 한다. 홀추력기는 위성 전기추력기의 일종으로 궤도 조정, 군집비행 등의 위성 기동에 필수적인 기술이다.
최 교수 연구팀은 지난 20여 년간 약 20여 종의 홀추력기(50-2,000 W급) 연구개발을 수행하며 국내 전기추력기 연구를 선도하고 있다. 특히 최 교수 연구팀이 개발한 10 mN급 홀추력기는 2013년 발사된 과학기술위성 3호에 탑재되어 임무를 수행한 바 있다.
연구팀은 이번 임무를 통해 큐브위성용 홀추력기의 상용화에 성공한다면 전 세계적으로 증가하고 있는 큐브위성용 추력기 수요에 대응할 수 있을 것이며 국내 큐브위성 업계의 경쟁력 제고에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다고 밝혔다.
2022.12.20
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제2회 소형위성 임무성과 발표 및 우주핵심기술 전시회 개최
우리 대학은 「소형위성 임무성과 발표 및 우주핵심기술 전시회」를 3일(금) 온·오프라인 하이브리드 방식으로 개최한다고 밝혔다.
이번 행사는 2018년 발사한 `차세대 소형위성 1호`의 3주년을 맞이하여 우리 대학 인공위성연구소가 보유한 우주 핵심기술을 소개하는 취지에서 마련됐다. 이에 국내 산업체와 학교·연구소에서 독자적으로 개발한 우주기술의 성능시험 결과를 발표하고 기술을 시연할 예정이다.
‘차세대 소형위성 1호’는 과학기술정통부와 우리 대학 인공위성연구소가 지난 6년간 추진한 사업으로 우리 대학, 한국천문연구원, 세트렉아이, AP위성, 져스텍, 파이버프로 등 국내 산·학·연이 한뜻을 모아 연구에 참여했다. 2018년 12월 4일 성공적인 발사 이후 과학 관측과 우주 핵심기술 검증 등의 임무를 원활히 수행 중이다.
주관 개발기관인 우리 대학 인공위성연구소는 발사 후 약 3년간 위성 상태, 자세 제어 및 기동 성능, 태양전지판 전개, 태양폭풍 방사선 및 플라즈마 측정, 근적외선 영상분광카메라로 은하 관측 등을 수행했으며, 3일(금) 관련 성과를 공유할 예정이다.
또한 △3차원 적층형 대용량 메모리 △S대역 디지털 송수신기 등 과학기술정통부 사업으로 추진하고 국내에서 독자적으로 개발한 *7대 우주 핵심기술의 성과발표와 전시를 진행한다.
이 외에도 △X-대역 고속자료전송장치 △소형위성 SAR 안테나/TR 모듈 △6U 초소형 STEP Cube Lab-II 개발 등의 핵심 우주기술을 만나볼 수 있다.
권세진 KAIST 인공위성연구소장은 "이번 성과발표 및 전시회가 국내 우주 분야 종사자들이 상호협력을 증진하는 토대가 되길 바란다”라고 전했다.
우리 대학 이광형 총장은 “뉴 스페이스 시대가 본격화됨에 따라 우주산업 육성과 발전은 필수 불가결하다. 활발한 기술정보 교류의 장을 지속 독려하여 우주기술 국산화와 자립화를 확대할 것”이라고 강조했다.
이번 행사는 코로나19 상황을 고려하여 참가 링크(https://url.kr/qcdvet) 에서 직접 사전 신청 후 참석이 가능하다. 또한 정부의 위드 코로나 지침에 따라 방역패스(접종증명·음성확인제)를 적용할 예정이다.
2021.12.02
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핵비확산교육연구센터, 원자력 3S 시민 강좌 개최
우리 대학이 오는 10일(수)부터 이틀간 원자력 3S(Safety-원자력 안전, Safeguard-핵안보, Security-핵비확산) 인식 개선을 위한 온라인 시민 강좌를 개최한다.
ʻ다가오는 소형원전의 시대, 어떻게 준비할 것인가ʼ를 주제로 열리는 이번 시민 강좌는 과학적 근거에 바탕을 둔 원자력 정보를 국민에게 제공하고 국가의 원자력 정책이 나아가야 할 방향을 제시하기 위해 마련됐다.
우리 국민 중 원자력 및 관련 분야에 관심을 가진 사람이라면 누구나 무료로 참여할 수 있으며, 11일 오후에는 원자력 전공자는 물론 비전공 학생들까지 모두 참여할 수 있는 진로 상담이 진행된다.
이번 세미나는 소형모듈원전(Small Modular Reactor, 이하 SMR)에 대한 전반적인 지식 및 국가 차원의 쟁점들을 다룰 예정이다. SMR은 미래 저탄소 에너지 시스템을 구현할 수 있는 최적의 수단이자 최근 대두되고 있는 탄소중립 정책의 대안으로 떠오르는 기술이다.
강좌 첫날인 10일에는 황일순 UNIST 원자력공학과 석좌교수가 연사로 나서 ʻSMR의 전반적 개발 현황과 시스템 특성, 안전성 그리고 미래 전망ʼ을 설명한다. 이와 함께, 정범진 경희대학교 원자력 공학과 교수가 ʻ조 바이든 대통령은 왜 SMR을 지지할까ʼ라는 강연을 통해 미국의 소형원전 개발 상황 및 탄소중립과 SMR을 둘러싼 국제 사회의 정책 방향 및 시사점을 전달한다. 마지막으로 이정익 KAIST 원자력및양자공학과 교수는 ʻ탄소중립의 비타민 SMRʼ을 주제로 SMR의 비전력 사용과 SMR이 미래전력망에 기여할 수 있는 점들에 대해 알기 쉽게 설명한다.
이어, 둘째날에는 정용훈 KAIST 원자력및양자공학과 교수가 ʻSMR과 휴머니즘ʼ을 주제로 SMR이 가져올 인류와 사회의 변화에 대해 설명한다. 또한, 임만성 KAIST 원자력및양자공학과 교수는 ʻSMR과 핵무기 연계성ʼ 강연을 통해 소형원자로 기술이 핵무기 개발로 전용될 수 있다는 우려에 대한 전문가적 견해를 제시한다. 이날 강연 후에는 ʻ미래 원자력에서 나의 길 찾기ʼ라는 주제로 진로 상담도 진행된다. 대학생은 물론 초·중·고 학생 중에서도 원자력 분야에 관심이 있는 학생이라면 누구나 참여할 수 있다. 원자력 관련 기관의 전문가들이 산업 및 연구 현장에서 수행되는 연구 주제와 실무 경험담을 공유한 뒤 진로와 관련한 학생들의 세부적인 궁금증을 해소할 질의응답 시간도 가질 계획이다.
이번 시민 강좌 및 진로 상담은 KAIST 핵비확산교육연구센터(센터장 임만성)가 주최하고 국립외교원·한국원자력통제기술원·한국원자력안전기술원·한국원자력연구원·한국수력원자력 중앙연구원·한국전력기술·경희대학교· UNIST 등 대학 및 연구기관 소속의 핵정책 및 원자력기술 전문가들이 연사로 참가한다.
강좌를 총괄한 임만성 센터장은 "대형원전에서 소형원전으로 패러다임이 바뀌는 상황에서 다양한 미래 에너지 시스템 수요에 대응할 수 있는 원자력의 역할을 국가가 고민하고 시민 사회에 공유해 다 같이 공감할 수 있는 정책을 만들어야 한다ˮ라고 강조했다.
이어, 임 센터장은 "이번 강좌를 통해 미래 원자력 시스템인 소형원전에 대한 시민들의 이해도를 높이고 더 나아가 탄소중립 등의 에너지 문제를 개선하는 정책과 방향을 설정하는 일에 자연스럽게 기여할 수 있을 것으로 기대한다ˮ라고 전했다. 11월 10일 오후 1시 30분에 시작되는 시민강좌는 비대면 방식으로 진행되며, 사전 신청을 통해 누구나 무료로 참석할 수 있다. 참가 등록 및 자세한 내용은 KAIST 핵비확산교육연구센터 홈페이지(http://nerec.or.kr/)에서 확인할 수 있다.
2021.11.05
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신형원자로연구센터, 동그라미재단 혁신 과학 프로젝트 본격 논의
우리 대학 신형원자로연구센터가 참여하는 ‘동그라미재단 혁신 과학 프로젝트’의 연구개발 현황과 향후 방안을 논의하는 모임이 4월 20일 원자력및양자공학과 회의실에서 개최됐다.
이번 회의에는 안철수 동그라미재단 출연자, 권치중 동그라미재단 이사장, 장순흥 한동대 총장, 하재주 한국원자력학회 학회장, 백원필 한국원자력연구원 전 부원장 등이 참석했다. 우리 대학에서는 윤종일 원자력및양자공학과 학과장을 포함해 신형원자로연구센터의 연구책임자 및 관계자들이 한자리에 모여 의견을 공유했다.
안철수 동그라미재단 출연자는 격려사를 통해 “사회에 꼭 필요하고 중요하지만, 정부 정책 우선순위에 들지 못하거나 기업에서는 시장성이 적어 투자에 소외되는 혁신과학기술 연구개발 분야를 지원하기 위해 이 사업을 시작하게 되었다”라고 사업을 지원하게 된 배경을 설명했다.
그는 이어, “세계 수준의 기술을 보유한 우리나라의 원자력 산업이 현재 침체되고 있다ˮ고 강조하고 ”실질적인 위협으로 다가오고 있는 미세먼지와 온실가스 등의 문제를 해결하는 데에도 원자력 기술이 크게 기여할 수 있다ˮ라고 원자력 산업이 발전해야 하는 이유를 덧붙였다.
20일 열린 회의에서는 정용훈 교수가 발제를 맡아 ▴사고 가능성이 없는 자율 운전 원자로 개발 ▴액화 공기를 사용하는 초대용량 청정에너지 저장장치 개발 등의 연구 방향을 공개했다.
우선, 중대 사고의 가능성이 없는 노심의 설계와 완전한 자율운전 기능을 갖춘 초소형 자율운전 원자로는 한번 연료를 장전한 이후 20년 이상 알아서 운전하는 것이 가능하다. 연구개발에 성공할 경우 향후 우리나라가 중소형 원자로 시장에서 글로벌 경쟁력을 갖출 수 있는 기반을 마련할 수 있다는 것이 정 교수의 설명이다.
이어, 초거대용량의 청정에너지 저장장치에 관해서도 설명했다. 액화 공기를 사용하여 에너지를 저장하는 방식을 도입해 시설의 대형화가 쉽고 오염물질의 배출이 없으며 부가 기능으로 이산화탄소 포집이 가능한 에너지 저장 기술의 개념이다.
정 교수는 “신형원자로연구센터는 탄소 중립으로 가는 길에 원자력의 활용도를 높이는 기술개발을 목표로 연구에 매진하고 있다”라고 덧붙였다. 한편, 동그라미 재단은 기후·환경 및 생태계·에너지·공중보건 분야 중 세계 인류가 직면한 난제 해결을 위해 작년 12월 국내 대학 및 연구기관, 단체를 대상으로 ‘혁신과학기술 센터 및 프로그램’ 공모사업을 실시해 우리 대학을 포함해 최종 선정된 6개 기관에 총 12억 원을 지원한 바 있다.
2021.05.03
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초소형·저전력·저잡음 브릴루앙 레이저 구현 성공
우리 대학 물리학과 이한석, 이용희 교수 공동연구팀(초세대협업연구실)이 경북대학교 최무한 교수, 호주국립대학교 최덕용 교수 연구팀과 공동연구를 통해 초소형·저전력·저잡음 *브릴루앙 레이저를 구현하는 데 성공했다고 23일 밝혔다. 주파수의 흔들림이 거의 없는 초소형·저전력·저잡음 광원은 차세대 초정밀 광센서 구성에 필요한 핵심 소자다.
☞ 브릴루앙 레이저(Brillouin laser): *브릴루앙 산란에 기반해 레이저 빛을 생성 증폭하며, 따라서 레이저의 매질이 브릴루앙 산란을 쉽게 일으킬수록 더 작은 에너지로도 작동할 수 있다. 출력 레이저 빛은 입력된 펌프 빛보다 주파수의 흔들림이 작고 매우 낮은 잡음을 갖는다.
☞ 브릴루앙 산란(Brillouin scattering): 빛이 매질과 상호작용을 통해 음파(acoustic phonon)를 생성하고 산란되는 현상. 산란된 빛은 음파의 에너지에 대응되는 주파수 감소를 겪으며, 유도 방출(stimulated emission) 즉 동일한 특성의 빛을 복제하는 것이 가능해 레이저 구성에 이용될 수 있다.
공동연구팀은 기존에 주로 사용돼온 물질보다 브릴루앙 산란 현상이 수백 배 잘 일어나는 칼코겐화합물 유리를 기반으로 브릴루앙 레이저를 개발함으로써 성능을 극대화했다. 칼코겐화합물 유리는 화학적 불안정성으로 인해 칩 상에서 식각을 통한 성형이 어렵다는 근본적인 약점이 있지만 연구팀은 증착 과정에서 자발적으로 광소자가 구성되는 새로운 제작 기법을 개발해 이런 문제를 해결했다.
연구팀이 개발한 제작 기법은 겨울철 지붕 위에 쌓인 눈의 형태가 지붕의 형태에 의해 정해지므로 눈을 직접 만지지 않고서도 지붕의 형태만을 조절해 원하는 눈의 형태를 얻는 것에 비유할 수 있다. 즉, 현재 반도체 공정 기술로 가공하기 쉬운 산화규소를 이용해 바닥구조를 적절히 형성하면, 그 위에 칼코겐화합물 유리를 증착하는 것만으로도 우수한 성능의 광소자가 자발적으로 형성되는 현상을 최초로 입증한 것이다.
공동연구팀은 자체 개발한 이 제작 기법을 활용해서 칼코겐화합물 유리 기반 고성능 브릴루앙 레이저를 반도체 칩 상에 초소형 광소자의 형태로 구현하는 데 성공했다. 또 기존 기록보다 100배 이상 낮은 펌프 에너지로도 레이저 구동이 가능함을 밝혔다.
공동연구팀 관계자는 "소형화 및 저전력 구동은 상용화를 위한 필수적인 요소ˮ라면서 "공동연구팀의 브릴루앙 레이저 광원 개발은 자율주행에 필요한 거리뿐만 아니라 회전관성 센서의 감도를 획기적으로 개선하는 등 차세대 광센서 개발에 널리 활용될 것으로 기대가 크다ˮ고 말했다.
그는 또 "연구 과정에서 개발한 신공정 기법은 지금껏 활용할 수 없었던 다양한 물질을 미세 광학소자 분야에 도입, 가능케 했다는 점에서 매우 의미가 클 뿐 아니라 향후 널리 활용될 가능성이 큰 원천기술이다ˮ라고 의미를 부여했다.
이번 연구를 주도한 교신저자 이한석 교수는 "칼코겐화합물 유리는 다양한 분자의 흡수선이 존재하는 중적외선 대역에도 적용 가능해 분자 분광에 기반한 환경감시 및 헬스케어 분야까지 그 응용범위를 넓힐 수 있을 것ˮ이라고 내다봤다. 또 다른 교신저자인 최덕용 교수는 "연구 과정에서 개발된 공정기법은 다양한 물질의 이종 결합(hybrid integration)을 가능하게 해 미래 양자 인터넷의 핵심 소자인 고효율 양자 광원 및 양자 메모리 분야에도 응용될 수 있다ˮ고 강조했다.
우리 대학 물리학과 김대곤 박사과정 학생과 한상윤 박사후연구원(現 대구경북과학기술원 교수)이 공동 제1 저자로 참여한 공동연구팀의 이번 논문은 국제학술지 `네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 11월 23일 字에 실렸다. (논문명: Universal light-guiding geometry for on-chip resonators having extremely high Q-factor)
한편 이번 연구는 2018년 삼성미래기술육성사업에 선정돼 지속적인 지원을 받아 수행됐다.
2020.12.23
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제7회 국제핵비확산학회, 온라인 국제포럼으로 개최
우리대학 핵비확산교육연구센터는 오는 4일부터 6일까지 3일간 '제7회 국제핵비확산학회(2020 Online International Conference on Nuclear Nonproliferation)'를 국립외교원 외교안보연구소(소장 오영주)와 공동 개최한다.
7회째를 맞는 올해 학회에서는 반기문 前 유엔 사무총장이 축사를 전하고 브렌트(Brent K. Park) 미국 에너지부 산하 국가핵안보국(NNSA) 차관보가 연사로 참여해 ▴2020년 핵비확산 동향 평가 ▴동북아 평화와 북한의 비핵화 ▴미래 세계의 지속 가능한 에너지 사용과 국제 안보 및 핵비확산 측면에서 바라본 소형원전 개발의 의미 ▴글로벌 차원에서의 핵비확산 강화 방안 등을 주제로 논의가 이뤄질 예정이다.
이를 위해, KAIST·국립외교원·한국원자력통제기술원 등 국내 기관은 물론 미국 에너지부(Department of Energy) · 하버드대 · 스탠퍼드대 · MIT, 러시아 에너지 및 안보연구센터(CENESS Russia), 중국의 푸단대를 비롯해 카네기-칭화 글로벌정책센터, 일본 히토쓰바시대와 UN 포괄적핵실험금지 조약기구(CTBTO), 국제원자력기구(IAEA), 미국 원자력발전 전문회사인 뉴스케일파워(NuScale Power) 등 20여 개의 국내·외 원자력 및 핵비확산 기관 소속 전문가들이 참여해 현안을 논의한다.
지난 2014년 시작된 국제핵비확산학회는 세계 핵비확산을 위해 매년 여름마다 정례 학회를 진행해왔다. 또 전 세계 핵비확산 연구기관 및 교육기관과의 네트워크 구축을 통해 원자력의 평화적인 이용 및 확산을 도모하고 이를 바탕으로 세계 핵비확산 및 한반도 평화 증진에 실질적으로 기여할 방안을 모색하고 있다.
신성철 KAIST 총장은 환영사를 통해 "이번 학회에서 국가 안보 현안인 북핵 문제에 관해 의미 있는 제안들이 도출되고 대한민국이 세계 핵비확산에 더욱 크게 기여하는 계기가 마련되기를 기대한다ˮ고 말했다.
KAIST 핵비확산교육연구센터(센터장 임만성 원자력및양자공학과 교수)가 주최하는 이번 학회는 유튜브(채널명: KAIST NEREC 2020)를 통해 생중계된다. 국제핵비확산·한반도 안보 문제·원자력 등의 분야에 관심 있는 사람이라면 누구나 시청이 가능하고 학회에 관한 자세한 내용은 KAIST 핵비확산교육연구센터 홈페이지(http://nerec.or.kr/)에서 확인할 수 있다.
2020.08.03
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김용대 교수, 대테러 방지용 안티 드론 기술 개발
〈 (오른쪽 위부터 시계방향으로) 김용대 교수, 권유진, 노주환, 신호철, 김도현 박사과정 〉
우리 대학 전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 위조 GPS 신호를 이용해 드론의 위치를 속이는 방식으로 드론을 납치할 수 있는 안티 드론 기술을 개발했다.
이 기술은 긴급 상황에서 급격한 방향 변화 없이도 드론이 원하는 방향으로 안전하게 움직이도록 유도할 수 있어 테러 등의 목적을 가진 위험한 드론에 효과적으로 대응할 수 있다.
이번 연구성과는 ‘ACM 트랜잭션 온 프라이버시 & 시큐리티(ACM Transactions on Privacy and Security, TOPS)’ 저널 4월 9일 자에 게재됐다. (논문명 : Tractor Beam: Safe-hijacking of Consumer Drones with Adaptive GPS Spoofing)
드론 산업이 발전하며 수색, 구조, 방재 및 재해 대응, 택배와 정찰 등 다양한 영역에서 드론이 활용되면서 한편으로는 사유지와 주요시설 무단 침입, 안전과 보안 위협, 사생활 침해 등의 우려 또한 커지고 있다.
이에 따라 드론 침투를 탐지하고 대응하는 안티 드론 산업 급성장하고 있다. 현재 공항 등 주요시설에 구축되고 있는 안티 드론 시스템들은 방해 전파나 고출력 레이저를 쏘거나 그물로 포획해 드론을 무력화시키는 방식이다.
그러나 테러를 목적으로 폭발물이나 무기를 장착한 드론은 사람들과 주요시설로부터 즉시 안전거리를 확보한 뒤 무력화해야 피해가 최소화될 수 있다. 예를 들어 공항에서 무단 침입한 드론을 단순 방해 전파로 대응하면 드론을 못 움직이게 할 수는 있지만 한 자리에 계속 떠 있게 돼 비행기의 이착륙이 긴 시간 중단될 수 있다.
이렇듯 위험한 드론을 발견하는 즉시 안전하게 원하는 방향으로 격리할 수 있는 새로운 안티 드론 기술의 필요성이 커지고 있다.
김 교수 연구팀은 위조 GPS 신호를 이용해 드론의 위치를 속이는 방식으로 드론을 납치할 수 있는 안티 드론 기술을 개발했다.
위조 GPS 신호를 통해 드론이 자신의 위치를 착각하게 만들어서 정해진 위치나 경로로부터 드론을 이탈시키는 공격 기법은 기존 연구를 통해 알려진 바 있다. 그러나 이러한 공격 기법은 GPS 안전모드가 활성화되면 적용할 수 없다는 문제가 있다.
GPS 안전모드는 드론이 위조 GPS 신호로 인해 신호가 끊기거나 위치 정확도가 낮아지면 드론의 안전을 보장하기 위해 발동되는 일종의 비상 모드로 모델이나 제조사에 따라 제각각이기 때문이다.
연구팀은 디제이아이(DJI), 패롯(Parrot) 등 주요 드론 제조업체의 드론 GPS 안전모드를 분석하고 이를 기준으로 드론의 분류 체계를 만들어 각 드론 유형에 따른 드론 납치 기법을 설계했다.
이 분류 체계는 거의 모든 형태의 드론 GPS 안전모드를 다루고 있어 모델, 제조사와 관계없이 GPS를 사용하고 있는 드론이라면 보편적으로 적용할 수 있다. 연구팀은 실제 총 4종의 드론에 개발한 기법을 적용했고, 그 결과 작은 오차범위 안에서 의도한 납치 방향으로 드론을 안전하게 유도할 수 있음을 입증했다.
김 교수는 “기존 컨슈머 드론들은 GPS 안전모드를 갖추고 있어 위조 GPS 공격으로부터 안전한 것처럼 보이나 초보적인 방법으로 GPS 오류를 감지하고 있어 대부분 우회가 가능하다”라며 “특히 드론 불법 비행으로 발생하는 항공업계와 공항의 피해를 줄이는데 기여할 수 있을 것이다”라고 말했다.
연구팀은 기술이전을 통해 기존 안티 드론 솔루션에 연구팀이 개발한 기술을 적용하는 방식으로 상용화에 나설 계획이다.
이번 연구는 방위사업청의 광운대학교 초소형무인기 전술신호처리 특화연구실과 국방과학연구소의 지원을 통해 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. PC로 부터 위조 GPS 전파를 생성하여 지향성 안테나를 이용해 드론에 신호를 주입하는 실험환경
2019.06.05
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우주과학과 핵심기술을 품은 소형위성 워크숍 개최
우리 대학 인공위성연구소(소장 권세진)는 작년 12월 미국 반덴버그공군기지 발사장에서 성공적으로 발사된 ‘차세대소형위성 1호(이하 차세대 1호)’의 지난 4개월여 간에 걸친 성능 검증 및 초기 운영 결과를 기반으로 소형위성 워크숍을 갖는다고 24일 밝혔다.
한국형 우주과학연구용 위성인 차세대 1호는 KAIST 인공위성연구소가 주관하고, 한국천문연구원 등 국내 산·학·연구기관이 참여해 개발한 소형화·모듈화·표준화된 100Kg급 위성이다.
작년 12월 4일 미국 반덴버그공군기지에서 민간우주탐사기업 ‘스페이스X’의 ‘팰컨(Falcon)9’을 통해 발사됐다. 이후 약 4개월여 간의 성능 검증을 마치고 이달 중순부터 본격적으로 2년간의 임무 수행에 들어갔다.
KAIST 인공위성연구소 채장수 사업단장은 “발사 후 4개월간의 초기운영을 통해 위성 상태와 자세 제어 및 기동 성능, 태양전지판 전개와 전력생성 및 분배, 태양폭풍 방사선 및 플라즈마 측정, 7개 우주 핵심기술에 대한 전반의 기능을 점검한 결과 정상적으로 운영되고 있음을 확인했다”고 말했다.
채 단장은 이어 “차세대 1호는 기술시험을 위해 국내 위성 최초로 관성항법장치를 싣고 있는 만큼 향후 달 및 행성 탐사 등에 중요한 기술적인 자료를 확보하게 될 것”이라고 기대감을 내비쳤다.
30일 오후 1시 30분부터 KAIST 대전 본원 인공위성연구소 1층 대회의실에서 개최되는 소형위성 워크숍에는 우주 분야에 종사하는 60여 명의 국내산학연 전문가와 과기정통부 관계자가 참석해 차세대 1호를 통해 얻은 각종 연구 성과를 공유할 방침이다.
이날 워크숍에서 KAIST 민경욱 교수(물리학과)는 우주 플라즈마 측정결과를, 한국천문연구원 정웅섭 박사는 태양폭풍의 측정결과를 각각 발표한다.
이밖에 3차원 적층형 메모리, S-대역 디지털 송수신기(이상 KAIST), 표준형 탑재 컴퓨터와 고속 자료처리장치(AP우주), 반작용 휠(져스텍), 고속⋅고정밀 별 추적기(세트렉아이), 광학형 자이로(파이버프로) 등 국내 산학연이 독자 개발한 핵심 우주 부품의 성능검증 결과발표와 함께 관련 제품의 전시도 함께 이뤄질 예정이다.
특히 이들 부품 가운데 3차원 적층형 메모리와 S-대역 디지털 송수신기는 차세대 1호와 2호 위성에, 반작용 휠과 광학 형 자이로는 차세대 2호에, 그리고 표준형 탑재 컴퓨터는 차세대 중형위성에 각각 적용을 위해 현재 국산화가 진행되고 있는 것으로 알려졌다.
권세진 KAIST 인공위성연구소장은 “차세대 1호를 통해 검증된 핵심기술은 앞으로 우리나라 우주기술 산업화는 물론 2016년 기준 약 380조 원에서 2045년 3,000조 원까지 확대가 예상되는 세계 우주 시장에서 우리나라에 많은 경제적인 이익을 가져다줄 것”이라고 강조했다.
2019.04.24
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조성오 교수, 초소형 X-선 튜브 및 근접 암치료장비 개발
〈 조성오 교수 연구팀 〉
우리 대학 원자력 및 양자공학과 조성오 교수 연구팀이 탄소나노튜브를 이용해 손가락보다 작은 진공 밀봉형 초소형 X-선 튜브를 개발하고, 이를 기반으로 X-선 근접 암치료장비(brachytherapy device)를 개발했다.
이번 개발은 ㈜비츠로네스텍, 강남세브란스 병원의 이익재 교수 연구팀과 공동으로 진행된 연구로, 암 치료, 의료용 영상장치, 첨단 산업용 X-선 장비 등에 활용 가능할 것으로 기대된다.
피부암은 전체 암 중에서 발병률이 가장 높아 세계적으로 매년 약 3백만 명의 환자가 발생한다. 환경오염으로 인해 지구의 오존층이 파괴돼 지표면에 도달하는 자외선의 양이 점점 증가하기 때문이다.
피부암 치료에는 수술 및 약물요법 등이 있으나 수술은 흉터 및 미용적 손실, 약물은 부작용을 유발하는 단점이 있다. 상처가 비정상적으로 자란 조직을 뜻하는 켈로이드는 수술, 약물요법, 레이저 등으로 치료하고 있으나 완치가 어렵고 재발률이 높다.
반면 방사선을 이용하면 미용적 손실없이 수 분 내 암 치료가 가능하고 고령이나 타 질환으로 인해 수술이 어려운 경우에도 쉽게 적용할 수 있다는 장점이 있다.
조 교수 연구팀은 강남세브란스 이익재 교수 연구팀과 공동으로 개발한 X-선 근접 암치료장비를 이용해 피부암 및 켈로이드에 대한 세포 및 동물실험을 수행했다. 이를 통해 개발한 장비가 기존의 방사선 원격 치료장비인 선형가속기(LINAC)와 동등한 치료 효과를 가짐을 확인했다.
선형가속기는 현재 병원에서 널리 사용하는 방사선 치료 장비로 가격이 비싸고 크기가 커 넓은 설치공간과 대형 차폐시설이 필요하며 발생하는 방사선 에너지가 높아 치료 부위 외 정상 세포도 훼손할 수 있다.
공동 연구팀이 개발한 X-선 근접 암치료장비는 선형가속기에 비해 10분의 1 이하의 가격이고 국부적 치료가 가능해 정상 세포의 손상을 최소화할 수 있다. 소형이기 때문에 이동할 수 있으며 방사선 차폐가 용이하다.
개발한 X-선 근접치료 장비는 인체에 삽입이 가능해 피부암과 켈로이드 등 인체 표면의 질환 치료 외에도 유방암, 자궁암, 직장암 등과 같은 다양한 암을 치료에 이용할 수 있다.
더불어 X-선 튜브를 더 소형화하면 내시경에 장착해 위암, 식도암, 대장암, 췌장암 등을 치료할 수도 있다. 개발한 초소형 X-선 튜브는 암 치료 외에도 의료용 영상장치, 3D 반도체 비파괴검사, X-선 물질 분석장치, X-선 리소그래피, 나노 측정 장비 등 첨단 의료 및 산업용 장비 개발에도 활용할 수 있다.
연구팀은 향후 종합병원뿐 아니라 방사선사를 보유한 개인병원에까지 개발한 X-선 근접치료 장비를 판매 및 대여하는 것을 목표로 하고 있으며 반려동물용 치료 장비로도 활용할 계획이다.
㈜비츠로넥스텍은 개발한 장비에 대한 디자인과 VICX라는 상표명에 대한 지적재산권을 취득했고 현재 의료기기 인증을 준비 중이다.
□ 그림 설명
그림1. 탄소나노튜브를 이용하여 만든 초소형 X-선 튜브
그림2. ㈜비츠로네스텍과 공동 개발한 근접 암치료장비
2018.11.23
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내달 발사를 위해 KAIST 인공위성연구소를 떠나는 차세대소형 인공위성 1호(NEXTSat-1)
내달 20일(한국시간 기준) 발사예정인 차세대소형 인공위성 1호(NEXTSat-1)가 KAIST 인공위성연구소를 떠나기 위해 항우연이 자체개발한 무진동 항온항습 위성용 컨테이너로 옮겨지고 있다.
이에 앞서 KAIST 인공위성연구소는 지난 15일 연구소 1층 청정실에서 권세진 소장(항공우주공학과 교수)과 채장수 차세대소형 위성사업단장 등 관계 연구원들이 참석한 가운데 차세대소형 인공위성 1호(NEXTSat-1)의 성공적인 발사를 염원하는 행사를 가졌다.
차세대소형 인공위성 1호(NEXTSat-1)는 별 탄생과 우주폭풍 연구, 3차원 적층형 메모리 등 인공위성 관련 핵심부품의 성능검증을 위해 KAIST 인공위성연구소가 개발했다. 가로 0.6m, 세로 0.6m, 총 무게 107Kg으로 발사 후 2년간 고도 575Km에서 지구 주위를 돌면서 우주의 신비를 푸는데 도전한다. 이 위성에는 또 우주비행사를 꿈꾸는 초등학생 등 국민 2,279명이 보내 온 희망 메시지 등 각종 사연과 사진을 담은 마이크로 SD 메모리카드 캡슐도 실려 있다.
차세대소형 인공위성(NEXTSat-1)은 인천공항을 통해 미국 캘리포니아 반덴버그 공군발사장으로 옮겨진 후 11월 20일(월) 오전 3시 30분경(현지시간 11월 19일 오전 10시 30분경)에 발사될 예정이다.
2018.10.18
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‘차세대소형위성 1호’ 발사 추진 경과 보고회 개최
우리 대학 인공위성연구소(소장 권세진)가 18일 본교 인공위성연구소 최순달 대회의실에서 ‘차세대소형위성 1호’ 발사 추진 경과 보고회를 개최했다.
과학기술정통부 최원호 거대공공연구정책관, 김진우 우주기술과장, 신성철 총장, 권세진 인공위성연구소장, 한재흥 항공우주공학과 학과장 등이 참석한 이날 행사에서는 경과 보고회와 함께 ‘차세대소형위성 1호 우주 메시지 및 메모리 캡슐 탑재식’이 진행됐다.
‘차세대소형위성 1호’는 우리 대학 인공위성연구소에서 개발한 저궤도 소형(무게 100㎏급) 위성이다. 2012년 6월 개발에 착수해 2017년 7월 위성체 총조립과 우주환경 및 성능시험을 완료했으며, 현재 발사를 위한 제반 사항들을 점검·준비 중이다.
오는 9월 30일에서 10월 6일 사이에 미국 캘리포니아 반덴버그(Vandenberg) 공군 발사장에서 스페이스X사의 팰컨(Falcon)9 발사체에 실려 발사될 예정이다. 본궤도에 안착한 후에는 고도 575㎞에서 지구 주위를 돌며 우주과학 연구 및 핵심 기술의 검증 등 여러 임무를 수행하게 된다.
또한, ‘차세대소형위성 1호’는 국민들이 직접 작성한 편지와 사진 등을 우주로 실어 나르는 임무도 맡았다. 연구소는 누리집을 통해 2016년 10월 4일부터 2018년 3월31일까지 전 국민을 대상으로 국민들의 꿈과 우주에 대한 희망 메시지를 접수 받았으며 총 2천2백79명이 참여했다. 신청자들의 사연은 메모리 캡슐에 담긴 상태로 위성에 탑재됐으며 향후 우주 공간으로 운송될 예정이다.
‘차세대소형위성 1호’에는 국내에서 개발한 7대 핵심 우주 기술을 적용했다. ①3차원 적층형 메모리(탑제체 및 위성 자료 저장 장치), ②S대역 디지털 송수신기(지상국과 위성 간의 송수신 장치), ③광학형 자이로(위성의 회전 등의 자세한 정보 제공 장치), ④반작용 휠(위성의 자세 제어를 위한 구동장치), ⑤고속·고정밀 별추적기(별 위치로부터 위성의 자세 정보 제공 장치), ⑥차세대우주용 고속처리장치(탑재체 자료 변환 및 전송장치), ⑦표준형 탑재 컴퓨터(각종 명령·연산 수행용 중앙처리 컴퓨터) 등이 우주 환경에서 정상 작동할 경우 우주 기술 및 부품 국산화에 박차를 가하고 국내 우주산업의 경쟁력을 끌어올릴 중요한 변곡점이 될 것이다.
신성철 총장은 “차세대소형위성 1호’는 위성의 소형화, 고성능화를 KAIST의 기술로 이뤄냈다는 점에서 큰 의의가 있다”며 “우리 국민이 우주에 대한 꿈과 희망을 더 크게 키워나갈 수 있도록 자긍심을 가지고 노력하겠다.”고 말했다.
〈 차세대소형위성 1호에 탑재된 우주 메시지 및 메모리 캡슐 〉
2018.07.18
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