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세계 최고 수준 리튬 금속배터리 용매 개발
휴대용 전자기기 및 전기차 등에 적용해 1회 충전에 많은 에너지를 저장하고 오래 사용할 수 있는 고 에너지밀도 이차전지 개발의 중요도가 커지고 있다. 한국 연구진이 리튬 이차전지의 에너지 밀도를 높이고 고전압 구동시 안정성을 높여줄 용매를 개발하여 화제다.
우리 대학 생명화학공학과 최남순 교수팀이 UNIST 화학과 홍성유 교수팀, 서울대 화학생물공학부 이규태 교수팀, 고려대 화공생명공학과 곽상규 교수팀, 경상국립대 나노·신소재공학부 고분자공학전공 이태경 교수와 공동연구를 통해 4.4V의 높은 충전 전압에서 리튬 금속전지의 효율과 에너지를 유지하는 세계 최고 수준의 전해액 조성 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
공동연구팀은 기존에 보고되지 않은 용매를 새롭게 디자인하고 합성해 전해액 주 용매로 사용했으며 전극-전해액 계면을 안정화하는 첨가제 기술과의 조합을 통해 리튬 금속전지의 고전압 수명 성능 및 고속 충전 특성을 획기적으로 높이는 데 성공했다.
리튬 금속전지를 오랜 시간 사용하기 위해서는 전해액의 이온 전달 성능뿐만 아니라 전극 표면을 보호하는 것이 필수적이다. 전자를 주는 성질이 강한 리튬금속 음극과 전자를 빼앗으려는 고전압 양극에 접촉하고 있는 전해액이 분해되지 않도록 전극과 전해액 사이에 보호층을 형성시켜야 한다.
최남순 교수 연구팀은 구동할 수 있는 상한 전압의 한계가 있는 용매들과는 달리 높은 충전 전압에서 안정적으로 사용할 수 있는 새로운 용매를 합성하는 데 성공했으며 이를 첨가제 기술과 접목해 현저하게 향상된 *가역 효율(상온 200회 99.9%)을 달성했다. 또한, 완전 충전-완전 방전 조건에서 첫 사이클 방전용량 대비 200사이클의 방전용량으로 용량 유지율을 측정하는데 개발된 전해액 기술은 리튬 대비 4.4V 높은 충전 전압 조건에서 다른 전해액보다 약 5% 정도 높은 75.0%의 높은 방전용량 유지율을 보였다.
☞ 가역 효율: 매 사이클마다 전지의 방전용량을 충전용량으로 나누어 백분율로 나타낸 값으로 배터리의 가역성을 의미함. 가역 효율이 높을수록 매 사이클마다 배터리 용량 손실이 적음을 의미함. 아무리 높은 용량을 구현하는 배터리라도 가역성이 높지 않다면 실용화가 어려움.
연구팀이 이번 연구에서 세계 최초로 합성 및 보고한 *환형 설폰아마이드 계열 용매인 TFSPP(1-(trifluoromethyl)sulfonyl)piperidine)는 기존에 사용되는 용매보다 우수한 고전압 안정성을 가져 전지 내부 가스 발생을 억제할 수 있음을 확인했다.
☞ 환형 설폰아마이드 용매: 질소원자 1개원 탄소원자 5개로 구성된 6원자 고리구조와 리튬염 구조를 모방한 작용기를 연결하여 제조되었으며 기존 에테르계 유기용매와 비교하여 3배 이상 높은 열안정성을 가짐. 또한, 상온에서 액체상태이며 리튬염을 녹일수 있는 용매임. 불에 잘 타는 일반적인 유기용매와는 달리 불에 타는 성질이 낮은 리튬염의 음이온 구조가 포함되어 있어 전해액의 발화 가능성을 낮출 것으로 기대됨.
또한, 연구팀은 두 가지 이온성 첨가제를 도입하여 리튬 금속 음극에 형성된 보호층이 부피 변화를 견디도록 설계했다. 이에 더해, 연구팀은 전자 방출 경향성이 높은 첨가제를 적용해 양극 표면에 보호층을 형성해 양극의 구조 안정성을 향상시켰다. 개발된 새로운 구조의 고전압 용매는 전극을 보호하는 첨가제와 함께 시너지 효과를 이끌어 고전압 리튬 금속전지 성능을 극대화했다는 점에서 그 의미가 크다.
이번 논문의 공동 제1 저자인 우리 대학 생명화학공학과 김세훈 박사과정은 “용매와 첨가제의 조합 기술을 통해 실용화가 가능한 리튬 금속전지용 용매 조성 프레임을 개발했으며 전지의 사용기간을 연장하는, 보다 안정적인 전극-전해액 계면층을 형성하는 새로운 전해액 조성 기술을 개발했다”라고 말했다.
최남순 교수는 “새로운 구조로 디자인된 TFSPP 용매는 기존 용매에 비해 열적 및 고전압 안정성이 매우 우수하고 전지 구동 중 전해액 분해를 최소화해 전지 내압 상승요인인 가스 발생을 억제하는 전해액 용매”임을 강조하며 “TFSPP를 주 용매로 사용해 전지의 고온 안정성을 개선했으며 본 연구팀 고유기술인 다중층 전극-전해액 보호층 형성을 통해 안정화함으로써 고전압 리튬 금속전지 실용화를 위한 전해액 설계에 있어서 새로운 이정표를 제시했다”라고 연구의 의미를 덧붙였다.
우리 대학 생명화학공학과 최남순 교수, 김세훈, 송채은, 이동현 연구원과 UNIST 화학과 홍성유 교수, 전지환 연구원, 서울대 화학생물공학부 이규태 교수, 박교빈, 송가원 연구원, 고려대 화공생명공학과 곽상규 교수, 권성현 연구원, 유승호 교수, 현재환 연구원, 그리고 경상국립대 나노·신소재공학부 고분자공학전공 이태경 교수가 진행한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’에 3월 6일 字로 온라인 공개됐다. (논문명 : Electrolyte Design for High-Voltage Lithium-Metal Batteries with Synthetic Sulfonamide-Based Solvent and Electrochemically Active Additives)
한편 이번 연구는 한국연구재단의 단계도약형 탄소중립 기술개발사업과 한국산업기술평가관리원의 산업기술 혁신사업의 지원을 받아 수행됐다.
2024.03.19
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건설및환경공학과, 인공 물나무 연구단 개소
우리 대학 건설및환경공학과 강석태 교수 가 주도하는 '인공 물나무 연구단'이 지난달 18일 개소식 및 현판식을 개최했다. 한국과학기술한림원에서 제안하고 연구재단에서 지원하는 '2022년 국가 과학난제도전 융합연구개발사업의 과학난제 도전형 연구사업(STEAM)'에 우리 대학 최초로 선정되어 개소했다.나무가 물을 수송하는 방식을 공학적으로 모사하고 이를 바탕으로 음용 가능한 수준의 물을 생산할 수 있는 '인공 물나무'를 공학적으로 디자인해 실증하는 과제다. 건설및환경공학과 강석태 교수가 연구단을 이끌며, 유지환 건설및환경공학과 교수, 남택진 산업디자인학과 교수, 김인수 GIST 지구환경공학부 교수가 참여해 향후 6년 동안 관련 연구를 수행할 예정이다.
11월 18일 열린 개소식에는 과학난제도전협력지원단 성창모 단장, 이상엽 KAIST 연구부총장, 홍정욱 KAIST 재난과학기술연구소 소장, 인공 물나무 연구단의 공동 연구자인 GIST 김인수 교수, 남택진 KAIST 산업디자인학과 교수, 자문위원인 이정현 고려대학교 화공생명공학과 교수가 참석했다.강석태 연구단장은 "이번 연구는 태양열 등의 신재생 에너지만을 사용하는 인공 물나무를 실증하는 연구"라고 설명하며, "기후 변화로 점차 늘어나고 있는 극한 기후 지역에서 안전하고 깨끗한 물을 공급하는 것은 물론 인류의 지속 가능한 생존 및 발전에 이바지할 수 있는 연구를 위해 매진하겠다"라고 포부를 밝혔다.
2022.12.05
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기술가치창출원, 2021 온라인 기술이전 설명회 개최
우리 대학이 다음 달 14일에 ʻ2021 온라인 기술이전 설명회ʼ를 개최한다. 기술이전 설명회는 교내 연구진이 보유한 우수 기술을 소개하고 기업체와의 협력 및 기술 이전 성과를 확대하기 위해 마련된 행사다. KAIST 기술가치창출원(원장 최성율)은 2017년부터 매년 기술이전 설명회를 개최해 지난해까지 신소재·바이오·AI 등의 분야에서 약 34억 원 규모의 기술이전 계약을 성사시켰다. 이러한 성과를 바탕으로 이번 설명회에서는 일상생활과 밀접한 소재·부품·장비 및 바이오 분야에서 총 9종의 유망 신기술을 선정해 소개한다. 1부에서는 ① PROX1* 중화 항체 기반 망막재생 촉진 기술(생명과학과 김진우 교수), ② 붕괴 지역의 매몰자를 탐지하고 구조할 수 있는 자라나는 바인(vine) 로봇 기술(건설및환경공학과 유지환 교수), ③상처 치료 및 피부미용에 적용할 수 있는 치료용 광패치 기술(전기및전자공학부 최경철 교수), ④AR 및 VR의 메타버스 시장에 활용할 수 있는 형태 가변 고분자 촉각 소재의 제조 방법(화학과 윤동기 교수) 등의 기술을 소개한다. *PROX1(Prospero homeobox1): 신체 기관 및 조직 발달을 조절하는 전사인자의 일종 이어 2부에서는, ①TIMP** 단백질 억제제를 유효 성분으로 포함하는 희귀난치성 골 질환 치료용 조성물(생명과학과 한용만 교수), ②특수 임펠러 기반의 신개념 습식 유해가스 처리 장비(건설및환경공학과 한종인 교수), ③택배 차량용 디젤 트럭에 적용할 수 있는 고효율 저비용 친환경 개조기술(조천식녹색교통대학원 장기태 교수), ④자율적 IoT 서비스 운용 및 관리를 위한 분산 컴퓨팅(Edge) 환경의 IoT 시스템(전기및전자공학부 박홍식 교수), ⑤사물 표면에서 상대 좌표 기반으로 2차원 가상 이미지 공간을 다감각적으로 탐색하는 상호작용 장치(산업디자인학과 이우훈 교수) 등 총 5개의 기술을 선보인다. **TIMP(Tissue inhibitors of MMP): MMP의 조직억제제로 활성을 조절하는 프로테아제 억제제의 일종
특히, 김진우 교수의 망막재생 촉진 기술은 망막퇴행성질환자에 적용할 수 있는 범용 치료제 개발의 단초를 제공해 주목받고 있다. 황반퇴행·녹내장·망막색소변성증 등으로 대표되는 망막질환은 전 세계 인구의 약 2%(3억 명)가 앓고 있다. 망막이 손상되면 대부분 시력 상실로 이어지지만 현재까지는 병의 진행을 지연시키는 치료제만 개발된 상태다. 김 교수 연구팀은 망막이 손상 시 망막 신경 재생을 담당하는 뮬러글리아세포에 PROX1이라는 신경세포분열 억제 인자가 축적되는 것을 발견했다. 이를 바탕으로 PROX1 인자가 쌓이지 않도록 중화하는 항체를 안구에 주입해 망막 재생을 유도하는 기술을 개발해 국내·외 5개국에 특허를 출원했다. 일부 제한된 조건을 가진 환자에게만 적용할 수 있는 기존 치료제와는 다르게 다양한 망막 신경 퇴행성 질환에 폭넓게 쓰일 수 있는 치료제 개발을 목표로 연구 중이다.
또한, 유지환 교수의 바인 로봇은 나뭇가지나 뿌리처럼 자라나는 식물의 줄기를 모사해 설계된 혁신 기술이다. 빠른 속도로 먼 거리까지 도달할 수 있으며, 좁은 틈·높은 벽·미끄러운 지형에서도 이동할 수 있다. 공사장 등에서 발생하는 붕괴 사고 현장에서 불확실한 매몰 위치를 순차적으로 탐색해낼 수 있다.
그뿐만 아니라 매몰자에게 빠르게 접근한 뒤 구조되기 전까지 물·음식·산소 등을 신속하게 공급할 수 있다. 생존 골든타임을 확보할 수 있다는 측면에서 의료용으로도 확장이 가능해 사업성이 높은 우수 기술로 평가받고 있다.
유 교수와 김 교수 연구팀의 기술은 KAIST 내부 및 외부 전문가로 구성된 9명의 심사단으로부터 TOP2 기술로 평가받았다.최성율 기술가치창출원장은 "학문적인 가치뿐만 아니라 바이오 메디컬·신소재·로봇·Iot 등 산업 분야에서의 시장성과 사업성이 밝은 것은 물론 향후 파급력이 높아 산업 경쟁력을 강화할 수 있는 우수한 기술들을 엄선해 이번 기술이전 설명회를 준비했다"라고 전했다.
14일 개최되는 기술이전 설명회는 코로나 19 확산 예방 및 정부의 사회적 거리두기 방역 지침에 따라 온라인을 통해 진행된다. 기술 이전에 관심 있는 기업이라면 행사 홈페이지(https://techfair.kaist.ac.kr/)에서 9월 7일까지 무료로 참가 신청을 할 수 있다. 또한, 사전 신청을 통해 행사 당일 연구자와의 1대 1 기술 상담도 진행할 예정이다.
2021.08.30
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생명공학 연구팀, 다보스포럼서 아이디어스랩 세션 운영
우리대학의 첨단 생명공학 기술이 다보스포럼에 참가하는 전 세계 지도자들에게 소개된다.
KAIST는 오는 20~23일 스위스 다보스에서 열리는 세계경제포럼 연차총회(일명 다보스포럼)에서 아이디어스랩(IdeasLab) 세션을 단독 운영한다.
‘고령화에 대응하는 첨단 생명공학 기술’을 주제로 열리는 이번 발표회에는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수를 비롯해 4명의 KAIST 교수가 참여해 발표와 토론을 진행한다.
먼저 이상엽 특훈교수가 ‘전통의학 처방의 현대 시스템 생물학적 재 해석과 응용’을 주제로 한 발표에서 전통 한약의 다중성분이 상승효과를 통해 다중표적에 약효를 발휘한다는 점을 소개하고 고령화 시대의 건강 유지 및 향후 의약품, 화장품, 영양 등에 획기적인 발전이 있을 것임을 설명할 예정이다.
이어 △ 조병관 생명과학과 교수의 ‘장내 미생물을 활용한 자연적 신체회복’ △ 임윤경 산업디자인학과 교수의 ‘ICT 기반의 모바일 헬스케어 시스템 (일명 닥터 M)’ △ 김대수 생명과학과 교수의 ‘더 적은 것을 가지고도 행복을 느끼게 만드는 신경세포 스위치’의 연구결과가 발표된다.
강성모 총장은 “전 세계 리더 2500여명이 참석하는 이번 다보스포럼에서 KAIST라는 대학이 단독 세션을 운영하는 것은 이례적”며 “KAIST의 생명공학 기술을 전 세계에 알릴 수 있는 기회로 적극 활용 하겠다”라고 말했다.
하계 다보스포럼에서 아이디어스랩을 지속적으로 운영해 온 이상엽 특훈교수는 “KAIST는 하계 다보스포럼에서 아이디어스랩을 성공적으로 운영해 왔다”며 “다보스포럼 본 무대에서 처음 열리는 이번 세션은 KAIST의 첨단 생명공학 기술을 세계에 알리는 소중한 기회가 될 것”이라고 밝혔다.
다보스포럼은 클라우스 슈밥 회장이 1971년 창립한 행사로 매년 1월 스위스 다보스에 세계 지도자들이 모여 의견을 교환하는 장으로 활용된다. ‘제4차 산업혁명’을 주제로 열리는 올해 행사에는 전 세계 정치 지도자 ․ 대기업 CEO ․ 국제기구 수장 등 2500여명이 참석할 예정이다. 끝.
2016.01.19
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유전자동의보감 사업단, 녹십자HS의 천연물 신약 글로벌 시장 진출 지원
메르스 여파로 면역력을 강화하는 인삼과 홍삼 제품의 매출이 크게 증가하고 있다. 인삼은 한국의 대표적인 특산물이자 수출효자 품목이었으나 과학적인 작용 원리는 아직 정확히 규명되지 못하고 있으며 현재 해외시장의 2%도 점유하지 못하고 있는 상황이다.
이러한 가운데 유전자동의보감사업단(단장 이도헌 KAIST 교수)과 ㈜녹십자HS(대표이사 유영효)는 6월 10일 KAIST에서 특정 진세노사이드가 강화된 BST204 천연물신약의 글로벌 시장 진출을 위한 협력연구협약(MOU) 및 비밀유지계약(NDA)을 체결했다.
유전자동의보감사업단은 MCMT(multi-component multi-target, 다중성분 다중표적) 기반 천연물 신약개발 플랫폼을 활용하여 ㈜녹십자HS가 개발 중인 BST204 천연물신약 개발 연구에 협력하기로 하였으며 이는 해당 제품의 유럽시장 진출에 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다.
㈜녹십자HS가 개발 중인 BST204 천연물신약은 인삼에 바이오변환기술을 적용하여 특정 진세노사이드 유효성분의 효능을 강화시킨 조성물로서 국내 제약사가 개발한 천연물신약 중 최초로 독일에서 임상1상 시험을 완료하고 임상2상 시험을 앞두고 있다.
이도헌 교수(사업단장)는 “유전자동의보감 사업단은 천연물 복합성분이 인체에서 작용하는 원리를 가상인체 컴퓨터 모델과 멀티오믹스 등 융합원천기술로 규명하여 미래 창조형 헬스케어 신소재를 발굴한다는 것을 목표로 하고 있다”며 “특히, 가상인체 컴퓨터모델은 독창적인 신기술로서 국내 제약기업의 글로벌 시장 진출에 효자역할을 할 플랫폼 기술이 될 것”으로 전망했다.
유영효 대표이사는 “천연물 신약이 유럽, 미국 등 글로벌 시장에서 인정받기 위해서는 효능과 안전성을 입증하는 것은 물론 정확한 작용원리까지도 제시해야 한다”며 “하지만 다양한 성분의 혼합물인 천연물의 특성상 작용원리를 규명하는 것이 매우 어렵고 시간과 비용이 많이 들기 때문에 이 문제를 해결하기 위해서는 획기적인 기술혁신이 필요한 상황이다”이라고 밝혔다. 끝.
2015.06.10
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내년도 신입생 전원, 꽃동네 봉사활동 간다.
내년도 KAIST 신입생 전원이 꽃동네 봉사연수 프로그램에 참여한다.
우리 대학과 예수의꽃동네유지재단(이사장 오웅진, 이하 꽃동네)은 4일 오전 11시 충북 음성에 위치한 꽃동네 재단회의실에서 강성모 총장과 오웅진 이사장 등 10여명의 관계자가 참석한 가운데‘학생 봉사연수’를 위한 협약을 체결했다.
양 기관은 △학생 봉사 연수활성화를 위한 인적․물적 상호 지원 △연수활동 참여 확대를 위한 프로그램 개발 △봉사활동 참가자 역량 강화를 위한 교육 등에 합의했다.
이번 협약에 따라 KAIST 학부 신입생 800여명은 내년 2월말 2박 3일 일정으로 꽃동네가 운영하는 ‘학생 봉사연수’ 프로그램에 참가한다. 또 재학 중에도 지식봉사․노력봉사를 할 수 있도록 전문 프로그램도 제공된다.
KAIST는 이번 협약으로 학생들을 위한 맞춤식 봉사활동 프로그램이 마련돼 학생들의 봉사활동이 활성화 될 것으로 기대하고 있다.
강성모 총장은 “과학기술 중심대학인 KAIST가 인성 및 리더십 프로그램을 전문적으로 운영하기에는 부족한 면이 있었다” 며 “이번 협약으로 ‘따뜻한 과학자’를 양성 할 인성교육 프로그램을 갖추게 돼 기쁘다” 라고 말했다.끝.
2013.12.04
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KAIST, 연구계약 및 특허정책 개혁
- 연구 결과물에 대한 합리적인 지식재산권 기준 적용 - 국내 대학, 기업간 연구 풍토 개선하는 계기 마련- 선행 연구 합리적 보상, 후속 연구 활동 걸림돌 제거우리 학교는 올 3월부터 기업과 연구계약 시 선진대학 수준의 새로운 지식재산권 기준을 적용키로 했다.
국내 대학과 기업의 연구 계약은 주로 기업이 요구하는 조건으로 체결되어 왔다. 국내 기업은 연구비를 연구 대가로 인식, 결과물에 대한 기업 소유권과 연구관련 선행기술에 대한 무상 활용을 주장하고 있다. 기업이 연구결과에 대한 특허권을 소유하게 되면 선행 연구에 대한 권리도 침해되고 후속연구 결과도 기업에 종속되어 대학의 연구 활동이 위축된다. 이런 계약 형태는 대학의 기술이 기업에 종속될 수 밖에 없는 구조다.
우리 학교는 연구비를 연구결과물을 도출하기 위한 비용 개념으로 인식하고 지식재산권에 대한 새로운 기준을 마련, 기업과 연구계약에 적용키로 했다. 이번에 시행되는 세부 기준은 ▲연구결과에 대한 지식재산권은 KAIST가 단독 소유, 기업에는 라이센싱 옵션권 부여 ▲라이센싱 옵션권으로 전용 또는 통상실시권을 선택시 특허의 출원, 등록, 유지 비용은 기업이 부담 ▲공동소유 특허에 대해서는 기업, KAIST가 상호 승인없이 제3자에게 실시권 부여 가능 ▲전용실시권은 유상으로 독점적 권한을 가지며 제3자에게 실시권 부여 가능 ▲통상실시권은 무상으로 비독점적 권한을 가지며 제3자에게 실시권 부여 불가능 ▲연구수행 이전에 KAIST가 개발하고 보유한 선행 특허를 기업이 사용할 경우 별도 기술실시계약 체결 ▲시작품은 기업이 소유하되, 기자재와 연구시설은 KAIST가 소유한다 등이다. 이번에 실시하는 새로운 기준은 연구 결과물에 대한 지식재산권을 합리적으로 개선하여 대학과 기업이 상생할 수 있는 연구 환경을 마련하기 위함이다.
박선원(朴善遠) 산학협력단장은 “연구 결과물에 대한 사용권은 당연히 기업에 있으나 그 결과물 사용에 대한 대가 지급은 필수다. 또한 연구결과는 선행연구가 없이는 불가능하다. 선행연구에 대한 적절한 보상과 우수한 연구결과를 도출한 연구자에게 최소한의 혜택이 돌아갈 수 있도록 제도적인 장치가 필요하다”며 “지난해 10월 세계적 IT 기업인 M사가 작성해온 연구계약서를 보면 공동연구에서 연구비는 기업이 부담하고 연구 결과 발생한 지식재산권은 KAIST가 소유하는 조건이었다. 또한 특허권을 확보하는데 소요되는 비용은 기업이 부담하고 기업은 실시권만 가지며, 독점적 실시권의 사용시에는 로얄티에 대한 별도 계약을 체결한다는 내용이 명시되어 있었다. 현재 국내 기업들과의 연구 계약 조건과는 큰 차이가 있다”라고 말했다.
우리 학교는 1973년부터 기업과 연구 계약을 시작했고, 1974년 처음 특허출원을 했다. 지난해 기업과 연구계약은 292건, 계약 1건당 평균 연구비는 7천만원으로 해가 거듭될수록 계약 건당 연구비도 늘어나는 추세다.
반면, 연구결과로 발생되는 지식재산권에 대해서는 기업이 일방적으로 권리를 취하고 있다. 이런 연구계약 풍토에 대해 수년전부터 이의를 제기해 왔으나, 연구결과물인 특허권은 극히 일부만 학교 단독권리 또는 공동권리로 되고 대부분은 기업 권리로 계약되고 있다.
2008.02.13
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한국형 휴머노이드 로봇 휴보(HUBO) 개발
기계공학과 오준호(吳俊鎬, 50) 교수팀은 지난 3년여의 연구기간에 걸쳐 국내 최초로 이족보행이 가능한 완전한 외양을 갖춘 2족 보행 로봇을 개발하고 그 사진을 공개했다.
연구책임자: 오준호 교수
연구진 : 김정엽(박사과정 4년), 박일우(박사과정 3년), 이정호(박사과정 3년), 김민수(박사과정 1년), 조백규(박사과정 1년)
새로이 선보인 휴머노이드로봇 휴보는 2003년도에 개발된 KHR-2의 성능을 업그레이드 한 모델로 몸 전체의 기계적 강성을 증가 시켜 보다 안정된 보행을 가능하게 하였고 상체 관절의 구동방식을 개선하여 더욱 부드러운 동작이 가능하게 하였다.
HUBO는 현재 0~32cm보폭으로 최대 시속 1.25km/h 전진보행한다. 좌/우 옆걸음, 뒤걸음, 좌/우 회전 걸음, 다양한 몸동작, 독립적인 5개의 손가락 운동, 독립적인 양 안구 운동, 손목의 힘/모멘트 센서를 통한 외력감지 등이 가능하며 이를 통하여 자유걸음새, 외력에 따라 움직이는 팔동작, 외부 안내에 따라 자유롭게 걷는 걸음, 비젼을 통한 실시간 목표 추적, 음성 인식 및 합성을 통한 대화 등을 수행한다. 아직 달리기(주행)과 층계오르기 등의 걸음새는 구현 되지 않았으나 추후 연구를 실시할 예정이다.
KHR 시리즈를 구현함에 있어 가능한 많은 구동자유도, 가능한 긴 작동시간, 콤팩트하고 미려한 외관(예: 백팩의 제거), 저렴한 개발비 및 최소의 유지비, 최단의 개발기간을 목표로 하였다.
이를 위하여 구동감속부, 힘/모멘트 센서, 관성센서, 서보 드라이버, 분산제어기, 실시간 제어 아키텍쳐 등 요소 기술을 자체 설계하여 구현함으로써 설계를 최적화 하도록 하였다. 또한 간결한 구조물설계를 통하여 기계적 강성을 얻었으며 기구학적 불확실성을 최소화 하였다.
연구개발과정을 표로 보면 아래와 같다.
기간
지원기관
예산
KHR-1
2002.1 - 2002.12
BK21, HWRS ERC
0.8억
KHR-2
2003.1 - 2003. 12
BK21, 기관고유사업
1.7억
KHR-3(HUBO)
2004.1 - 2004. 12
BK21, 산업자원부
5.5억
특징
KHR-1
21축, 중앙집중제어 방식,
머리와 손 부분이 없는 보행 기능위주의 구조 키 130cm, 무게:45Kg
KHR-2
41축, 분산제어방식(CAN 통신)
실시간 window xp - RTX
power 300w, 키:125cm, 무게 55kg, 비젼 기능
부분적 커버를 갖는 외양
보행속도: 25cm, 65회/분 = 0.95km/h 연속작동시간: 45분/1회충전
KHR-3(HUBO)
KHR-2의 업그레이드된 기구 및 기능
- 음성합성 및 인식기능
- 몸체의 기계적 강성 증가
- 상체 관절의 구동 메카니즘 개선
- 완벽한 enclosure 형 와관 구현
- 32cm 보행+ 65회/분 = 1.25Km/h - 연속작동: 90분 /1회충전
향후계획:
- 층계오르기 구현, - 보행속도 향상, - 달리기 구현
- 자유걸음새 구현, - 인간과 상호작용능력 개선 - 다양한 대중 performance 시연
한편, 휴보 개발의 기대 효과를 살펴보면,
- 환상을 현실에서 구현할 수 있다는 비젼을 제시,
- 국내의 기술력으로 휴머노이드 로봇을 개발함으로써 기술력을 대 내외에 과시하여 국민적 자긍심을 고취,
- 관련 첨단기술(구동기, 감속기, 2차전지, 각종센서, 제어기, 시스템기술)의 국산화를 통한 기술 spin off 효과 - 관련기술 최 선진국인 일본과 가시적인 경쟁을 통한 국가 기술위상확립 등을 들 수 있다.
2004.12.27
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