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정명수 교수, 테라바이트(TB) 메모리 시대 열어
*비휘발성 메모리(이하 NVDIMM)와 *초저지연 SSD(반도체 저장장치)가 하나의 메모리로 통합돼, 소수의 글로벌 기업만이 주도하고 있는 미래 *영구 메모리(Persistent Memory)보다 성능과 용량이 대폭 향상된 메모리 기술이 우리 연구진에 의해 개발됐다. ☞ 비휘발성 메모리(NVDIMM; Non-Volatile DIMM): 기존 D램(DRAM)에 플래시 메모리와 슈퍼 커패시터를 추가해 정전 때에도 데이터를 유지할 수 있는 메모리. ☞ 초저지연 SSD(Ultra Low Latency SSD): 기존 SSD를 개선해, 매우 낮은 지연시간을 갖는 SSD. ☞ 영구 메모리(Persistent Memory): 데이터의 보존성을 가지는 메모리. 우리 대학 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀(컴퓨터 아키텍처 및 운영체제 연구실)이 비휘발성 메모리와 초저지연 SSD를 하나의 메모리 공간으로 통합하는 메모리-오버-스토리지(Memory-over-Storage, 이하 MoS) 기술 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 정 교수팀이 새롭게 개발한 이 기술은 기존 스토리지 기술을 재사용하는 데 인텔 옵테인 대비, 메모리 슬롯당 4배 이상인 테라바이트(TB=1,024GB) 수준의 저장 용량을 제공하면서도 휘발성 메모리(D램)과 유사한 사용자 수준의 데이터 처리 속도를 낼 수 있다. 기존 NVDIMM은 운영체제의 도움 없이 CPU가 직접 비휘발성 메모리에 접근할 수 있다는 장점이 있다. 반면 NVDIMM은 D램을 그대로 활용하고 배터리 크기를 무한히 키울 수 없기 때문에 대용량 데이터를 처리할 수 없다는 게 문제다. 이를 해결하기 위한 대안으로는 인텔의 옵테인 메모리 (Intel Optane DC PMM)와 메모리 드라이브 기술(Intel Memory Drive Technology) 등이 있다. 그러나 이러한 기술들은 비휘발성 메모리에 접근할 때마다 운영체제의 도움이 필요해 NVDIMM에 비해 50% 수준으로 읽기/쓰기 속도가 떨어진다. 정 교수팀이 제안한 MoS 기술은 초저지연 SSD를 주 메모리로 활용하고, NVDIMM을 *캐시메모리로 활용한다. 이 결과, SSD 대용량의 저장 공간을 사용자에게 메모리로 사용하게 해줌과 동시에 NVDIMM 단독 사용 시와 유사한 성능을 얻게 함으로써 미래 영구 메모리 기술들이 가지는 한계점을 전면 개선했다. ☞ 캐시: 자주 사용되는 데이터에 빨리 접근할 수 있도록 느린 메모리에 저장된 데이터를 빠른 메모리에 복사해 두는 기법. MoS 기술은 메인보드나 CPU 내부에 있는 *메모리 컨트롤러 허브(이하 MCH)에 적용돼 사용자의 모든 메모리 요청을 처리한다. 사용자 요청은 일반적으로 NVDIMM 캐시 메모리에서 처리되지만 NVDIMM에 저장되지 않은 데이터의 경우 초저지연 SSD에서 데이터를 읽어와야 한다. 기존 기술들은 운영체제가 이러한 SSD 읽기를 처리하는 반면, 개발된 MoS 기술은 MCH 내부에서 하드웨어가 SSD 입출력을 직접 처리함으로써 초저지연 SSD에 접근 시 발생하는 운영체제(OS)의 입출력 오버헤드(추가로 요구되는 시간)를 완화하는 한편 SSD의 큰 용량을 일반 메모리처럼 사용할 수 있게 해준다. ☞ 메모리 컨트롤러 허브: 일반적으로 노스 브릿지(North Bridge)로 알려져 있으며, CPU가 메모리(DRAM)나 그래픽 처리장치(GPU)와 같은 고대역폭 장치에 접근할 수 있도록 도와주는 하드웨어. 정 교수가 이번에 개발한 MoS 기술은 소프트웨어 기반 메모리 드라이브나 옵테인 영구 메모리 기술 대비 45% 절감된 에너지 소모량으로 110%의 데이터 읽기/쓰기 속도 향상을 달성했다. 결과적으로 대용량의 메모리가 필요하고 정전으로 인한 시스템 장애에 민감한 데이터 센터, 슈퍼컴퓨터 등에 사용되는 기존 메모리/미래 영구 메모리를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 정명수 교수는 "미래 영구 메모리 기술은 일부 해외 유수 기업이 주도하고 있지만, 이번 연구성과를 기반으로 국내 기술과 기존 스토리 및 메모리 기술을 통해 관련 시장에서 우위를 선점할 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 의미가 있다"고 강조했다. 이번 연구는 올해 6월에 열릴 컴퓨터 구조 분야 최우수 학술대회인 '이스카(ISCA, International Symposium on Computer Architecture), 2021'에 관련 논문(논문명: Revamping Storage Class Memory With Hardware Automated Memory-Over-Storage Solution)으로 발표될 예정이다. 또 해당 연구에 대한 자세한 내용은 연구실 웹사이트(http://camelab.org)에서 확인할 수 있다. 한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 우수신진(중견연계) 사업, KAIST 정착연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
2021.03.16
조회수 98637
이재우 교수, 수소-천연가스 기반 하이드레이트 개발
우리 대학 생명화학공학과 이재우 교수 연구팀이 고온, 저압 조건에서도 수소를 안정적으로 하이드레이트에 저장할 수 있는 기술을 개발했다. 연구팀의 기술은 천연가스를 열역학적 촉진제로 사용하는 방식으로 수소-천연가스 하이드레이트는 에너지 가스 저장에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 안윤호 박사가 1 저자로 참여하고 생명화학공학과 이 흔 교수, 고동연 교수, GIST 지구환경공학부 박영준 교수팀과 공동으로 연구한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘에너지 스토리지 머티리얼즈(Energy Storage Materials)’ 6월 6일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : One-step formation of hydrogen clusters in clathrate hydrates stabilized via natural gas blending) 유럽 등에서는 대기 중 이산화탄소의 농도를 줄이기 위해 천연가스에 수소를 일부 혼합해 사용하는 대체 연료 시스템을 개발하고 있다. 불타는 얼음이라고 알려진 가스 하이드레이트는 물로 이루어진 친환경적인 물질임과 동시에 폭발 위험이 없어 현재의 탄소 경제 시대와 도래할 수소 경제 시대의 전환점에서 중요한 에너지 가스 저장 매체로 활용될 수 있다. 수소를 하이드레이트에 저장하기 위해 기존에 사용되던 테트라하이드로퓨란과 같은 유기 화합물 기반 열역학적 안정제는 휘발성이 강해 하이드레이트 해리 후에 가스상에 남아 있어 별도의 분리 공정이 필요하고, 수소가 저장될 수 있는 하이드레이트 동공을 차지해 하이드레이트 내의 에너지 저장 밀도를 낮추는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 하이드레이트를 튜닝해 하이드레이트의 동공 중 일부를 비우고 하나의 동공에 여러 개의 수소분자를 저장하려는 노력 등이 있었지만 여전히 유기 화합물 기반의 열역학적 안정제가 필요하다는 문제가 있었다. 연구팀은 천연가스의 주성분인 메탄과 에탄의 하이드레이트 상의 평형 조건이 수소에 비해 낮은 점에 주목해 메탄과 에탄을 열역학적 촉진제로 사용했다. 그 결과 수소-천연가스 혼합물을 하이드레이트에 안정적으로 저장하는 데 성공했다. 메탄과 에탄의 구성 비율에 따라 구조 I 또는 구조 II 하이드레이트가 형성될 수 있는데 두 구조 모두 저압 조건에서도 수소-천연가스가 안정적으로 저장됨을 확인했다. 연구팀은 얼음으로부터 직접 하이드레이트를 만드는 방법과 객체 치환법(용어설명)을 이용해 수소-천연가스 하이드레이트를 제작했고, 수소가 처음부터 하이드레이트 형성에 참여할 때만 두 구조의 하이드레이트에서 모두 튜닝 현상이 일어나는 것을 관찰하는 데 성공했다. 연구팀은 튜닝된 구조 I 하이드레이트에서는 작은 동공에만 2개의 수소가 저장되는 반면 튜닝된 구조 II 하이드레이트에서는 작은 동공뿐 아니라 큰 동공에서도 최대 3개의 수소분자가 저장될 수 있음을 확인했다. 하이드레이트는 부피의 약 170배에 달하는 가스를 저장할 수 있는 특성을 가지며, 연구에서 사용한 열역학적 촉진제인 천연가스는 그 자체로 에너지원으로 활용될 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 1 저자인 안윤호 박사는 “기존의 열역학적 촉진제들과는 달리 하이드레이트에 저장된 모든 물질을 에너지원으로 사용할 수 있다는 의의가 있다”라고 말했다. 이재우 교수는 “수소-천연가스 혼합 연료는 기존의 천연가스 운송 인프라를 그대로 활용해 보급 및 이용될 수 있다는 점에서 연구팀의 수소-천연가스 하이드레이트 시스템은 상용화 가능성이 크다”라며 “에너지 가스가 열역학적 안정제로 사용될 가능성을 처음 확인한 만큼, 하이드레이트 내의 가스 저장량을 늘리기 위해 추가적인 연구를 진행 중이다”라고 말했다. 이번 연구는 연구재단의 중견 연구자 지원사업과 BK21 plus 프로그램을 통해 수행됐다. □ 그림 설명 그림1. 객체 치환법을 이용하여 천연가스 하이드레이트에 수소를 저장하는 방법과 얼음으로부터 직접 수소-천연가스 하이드레이트를 저장하는 방법
2019.06.17
조회수 9152
윤태성 칼럼 스토리 만들기 게임
윤태성 교수 우리 학교 기술경영전문대학원 윤태성 교수가 매일경제 2012년 12월 14일(금)자 칼럼을 실었다. 제목: 스토리 만들기 게임 신문: 매일경제 저자: 윤태성 교수 일시: 2012년 12월 14일(금) 기사보기 : 스토리 만들기 게임
2012.12.14
조회수 6270
과학 스토리텔링 캠프 개최
우리학교 문화과학대학(학장 김동원)과 대전문화산업진흥원(원장 강병호)은 오는 11월 27일과 12월 11일 유명작가 및 과학자들이 참여하는 스토리텔링 캠프를 우리대학 인문사회과학부동(N4)에서 개최한다. 과학스토리텔링 전문가 양성을 위한 이번 캠프는 일반강좌, 기획자와의 대화, 현장학습으로 진행된다. 1차 캠프에서는 과학 스토리텔링의 기본 개념을 제시한다. 2차 캠프에서는 참가자들이 ‘신기전’을 중심으로 작품을 감상하고 이에 대해 기획자와 토론한 후 총 70발의 신기전 발사를 직접 볼 수 있는 기회를 가진다. 이번 캠프는 ‘2010 지역 스토리텔러 양성 지원사업’의 일환으로 대전지역 학생과 시민들을 대상으로 하며 참가비는 전액 무료다. 한편, 두 기관은 유명작가 및 과학자들이 참여하는 ‘스토리텔링 강좌’도 지난 12일(금)부터 진행해 오고 있다. 자세한 사항은 대전문화산업진흥원 홈페이지(www.djacts.kr)를 참고하거나 KAIST 인문사회과학연구소(042-350-8007)에 문의하면 된다.
2010.11.24
조회수 11589
문화기술대학원-오디세이픽처스, 할리우드 영화시장 진출 위해 산학협력
우리대학은 문화기술대학원(원장 원광연)이 국내 영화기획․제작사인 (주)오디세이픽처스와 컴퓨터그래픽(CG) 등 영화제작 관련기술 지원을 포함, 디지털 스토리텔링 분야의 공동연구와 공동사업 발굴 등 문화콘텐츠 분야에서 상호협력 및 교류를 위한 양해각서(MOU)를 체결했다고 17일 밝혔다. 오디세이픽처스(공동대표: Aurora Lee, 김광덕)는 영화홍보 대행사로 출발, 2005년부터 영화 기획․제작에 본격적으로 뛰어 든 신생 영화사다. 그러나 글로벌 미디어시장 진출과 세계적인 영화제작자들과 공동제작을 위해서는 할리우드용 스토리텔링 개발이 필요하다고 판단, 스토리텔링 R&D센터를 설립, 운영하는 등 이 분야에 집중적으로 투자해 현재 20편 이상의 할리우드용 콘텐츠를 보유중이다. 오디세이픽처스는 현재 할리우드의 메이저급 영화사와 신(神)이 인간을 창조한 이후 신과 인간 사이에서 벌어지는 악연과 이를 둘러싼 음모를 주요 스토리로 하는 S.F. 액션 2부작 ‘No. 8"의 공동제작을 추진 중인데 이를 위해 지난 2008년 부산국제영화제에서 중국 절강금구 영화공사로부터 300만 달러를 유치했다. 이날 양해각서 체결로 문화기술대학원은 비주얼 미디어 랩(Visual Media Lab)에서 자체 개발한 컴퓨터그래픽(CG)기술과 CG영상을 창조하기 위한 각종 특수효과기술, 디지털 스토리텔링 기술지원 등을 통해 오디세이픽처스의 할리우드 및 세계시장 진출을 적극 도울 계획이다. 문화기술대학원에는 할리우드의 세계적 독립프로덕션 ‘리듬앤드휴스’에서 영화의 특수효과 소프트웨어 개발자로 풍부한 경험을 자랑하는 노준용 교수(38세)를 비롯, CG, 가상현실, 디지털 영상기술 등 영화와 디지털미디어 분야의 연구원들이 상당 수 포진해 있다. 노준용 교수의 경우 ‘가필드’, ‘나니아 연대기‘, ’슈퍼맨 리턴즈‘ 등 여러 편에 달하는 할리우드 대작의 영상특수효과 개발에 참여했다. 작년 8월에는 노 교수팀이 자체 CG기술을 활용해 만든 애니메이션 ’고양이 길들이기‘가 세계 최고의 컴퓨터그래픽스학회인 SIGGRAPH가 주관한 "SIGGRAPH 2009 컴퓨터 애니메이션 페스티벌’에서 우수작으로 뽑혀 올 5월부터 9월까지 영국, 호주, 뉴질랜드, 코소보 등에서 열리는 5개의 국제 애니메이션 페스티벌에 초청작으로 상영될 정도로 실력을 인정받고 있다.
2010.05.17
조회수 17302
김탁환, 정재승교수 SF추리소설 ‘눈먼 시계공’ 동아일보 공동연재
우리학교 김탁환, 정재승 교수가 지난 5일부터 동아일보에 미래를 배경으로 한 SF 추리소설 ‘눈먼 시계공’의 공동 연재를 시작했다. 소설가로 활동 중인 김 교수의 인문학적 상상력에 과학자인 정 교수의 미래 과학 지식을 접목한 테크노 스릴러물이다. 또한 이 작품은 소설가와 과학자가 학제적 융합 연구를 수행하여 예술적 창작물을 내놓은 국내 첫 사례로 추정된다. 소설은 2049년 서울특별시를 배경으로 "스티머스"라는 단기기억 인출 장치를 이용하여 범인을 체포하는 대뇌수사팀과 로봇격투기 대회를 중심으로 연쇄살인범을 추리하여 잡는 이야기가 두 축을 이룬다. 40년 후 우리의 모습을 현재의 연구 성과를 바탕으로 담으면서, 인간이란 무엇인가 라는 본질적인 물음을 발달된 문명 속에 던질 예정이다. 원고지 약 2000매 분량으로 연재가 끝나면 올해 가을 단행본으로 출간한다. 김 교수와 정 교수는 KAIST 문화기술대학원 “디지털 스토리텔링 앤 코그니션 랩(Digital Storytelling & Cognition Lab)”에서 3년 동안 학제적 융합 연구와 소속 랩 학생 지도 업무를 공동으로 수행해 오고 있다. 이 연구실은 과학.인문학.예술이 융합되는 문화콘텐츠를 연구하고 창작 한다. 이 소설에 관한 자세한 사항은 동아일보 디지털스토리를 참고하면 된다.
2009.01.19
조회수 18030
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