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심현철 교수팀, CES 2023 자율주행차 레이싱에 아시아 유일팀으로 참가
우리 대학 전기및전자공학부 심현철 교수 팀이 1월 5일부터 8일까지 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 전자·정보기술 전시회 CES 2023의 공식행사인 '자율주행 레이싱'에 참가한다.
1월 7일 라스베이거스 모터스피드웨이(LVMS)에서 개최 예정인 'CES 2023 자율주행차 레이싱'은 지난해 개최된 대회에서 개발된 기술력을 더욱 발전시켜 보다 진보된 고속 자율주행 차량 기술 개발성과를 대중에게 공유하고자 추진됐다.
이 대회는 2021년 10월 23일 미국 인디애나폴리스에서 최초로 개최된 '인디 자율주행 챌린지(Indy Autonomous Challenge, IAC)'에 이은 4번째 대회다. IAC 대회에 이어 CES 2022에서 개최된 대회에서 심현철 교수 무인시스템 및 제어 연구팀은 총 9개 팀 중 4강전에 진출해 CES 2023 참가권을 획득했다. 그 결과 아시아 유일 팀으로 CES 2023 자율주행차 레이싱에 출전해 미국·유럽 대학들과 최고 속도를 겨룰 예정이다.CES 2022 대회 참가 당시 심현철 교수 연구팀은 경기 진행 신호와 레이싱 규정을 준수하는 동시에 240km/h의 고속 자율주행이 가능한 소프트웨어를 성공적으로 구현했다. CES 2023 자율주행차 레이싱에서는 인디 레이싱용 IL-15차량을 자율주행차로 개조, 지난번 대회보다 성능이 더 업그레이드된 AV-23 차량을 사용하며 최고 300km/h까지 주행이 가능하다.
이번 대회에서는 CES2022에서 처음 시도된 레이싱 차량 2대 간의 1:1 자율주행 경주에서 보다 발전해 주행코스 제한 없이 자유롭게 다른 차를 추월해야 하며 토너먼트 형식으로 진행돼 가장 높은 속도로 계속 주행하는 팀이 우승을 차지하게 된다. 심 교수 연구팀은 CES 2022에서 검증된 SW를 보다 발전시켜 다른 차량 인식성능을 향상하고 고속으로 안정적으로 주행할 수 있도록 정밀 측위 및 주행 제어기술 개발에 주안점을 두고 있다.
심 교수 연구진은 2021년 현대자동차 주최 자율주행대회에서 우승한 바 있는데, 이번 CES 2023대회부터 현대자동차와 파트너십 계약을 체결하고 대회 참가에 필요한 금전적인 지원을 받고, 현대자동차 연구진과 자율주행 레이싱 기술 동향을 공유하게 된다.
CES 2023 기간 중 연구진은 웨스트홀(West Hall)에 위치한 IAC 공식 부스에서 KAIST 레이싱 팀의 기술 소개 등 행사에도 참여할 예정이다.
심현철 교수는 "외국에서 개최되는 대회에 계속 참가하면서 많은 어려움이 있는데 열심히 참여해준 학생들에게 깊이 감사하며, 우리 연구실에서 지난 13년간 개발한 자율주행기술을 검증할 수 있는 고속 자율주행 레이싱 대회에 계속 참여할 수 있어 무척 뜻깊게 생각한다"며, "고속자율주행기술은 우리나라 환경에서 장거리 이동 시 가장 효과적으로 적용할 수 있는 기술이며 고속철도나 도심 항공같이 막대한 인프라 구축 비용이 소요되지 않고 기상 조건의 영향도 크게 받지 않는 등 장점이 매우 크다"고 강조했다.한편, CES 2023 자율주행차 레이싱 대회는 CES 주관사인 미국소비자기술협회(CTA)와 에너지시스템즈네트워크(Energy System Network, ESN)가 공동으로 주최한다. KAIST 외 IAC 대회 우승자인 뮌헨공대, 매사추세츠공대(MIT), 취리히연방공대(ETH), 피츠버그대(PIT), 로체스터공대(RW), 워털루 대학 등이 참가할 예정이다. 인디 자율주행 대회는 2023년 6월 이탈리아 몬짜(Monza) 트랙에서 5회 대회, CES 2024에서 6회 대회를 개최할 예정이다.
2023.01.05 조회수 1704 -
국제 미래자동차 기술 심포지엄 2022 개최
우리 대학이 21일 제주시에 위치한 KAIST 친환경스마트자동차연구센터에서 ‘국제 미래자동차 기술 심포지엄’을 개최한다.
지난 수년간 코로나19 팬데믹으로 이동의 필요성이 일시적으로 줄어들었지만, 세계 각국 정부와 기업들은 지속가능한 교통과 물류 시스템을 갖추기 위해 발 빠르게 움직이고 있다. 이에 맞춰 전기차 및 자율주행은 물론 도심항공모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)에 이르기까지 다양한 교통수단과 관련 기술에 대한 수요는 더욱 확대되고 있다.
‘미래 자동차 분야의 혁신(Innovations in Future Mobility)’을 주제로 열리는 이번 국제심포지엄은 전 세계가 직면하고 있는 모빌리티 분야의 난제와 이를 해결하기 위한 기술적·제도적 방안을 공유하고 논의하기 위해 마련됐다.
우리 대학 조천식모빌리티대학원(학과장 장인권)과 항공우주공학과(학과장 이정률)가 공동 주관하며, 자율주행, UAM 및 교통 에너지시스템 분야의 해외 석학을 초청해 세계 최고 수준의 미래자동차 기술 및 아이디어를 공유한다.
마르코 파보네(Marco Pavone) 미국 스탠포드대 교수는 ‘안전한 데이터 기반 자율성을 향하여(Towards Safe, Data-Driven Autonomy)’를 주제로 기조 강연에 나선다. 파보네 교수는 자율주행 자동차는 물론 무인 항공기, 자율 우주선 등이 완전하고 광범위한 자율성을 달성할 수 있을지에 대해 전망한다. 이를 위해, 안전한 데이터 기반의 소프트웨어 스택*(알고리즘들이 통합된 시스템)을 추구해야 한다고 설명하며, 차량 자율성 분야에서 해결되지 않은 문제들을 함께 논의한다.
이어지는 ‘자율주행’ 세션에서는 웨이 잔(Wei Zhan) UC버클리 교수와 금동석 조천식모빌리티대학원 교수가 주제 강연을 맡는다. 자율주행차가 사용될 실제 환경에서는 예측 불허한 일들이 벌어지고 여러 요소가 고도로 상호작용하며 운행에 영향을 준다.
잔 교수는 ‘확장가능하고 상호작용하는 자율성(scalable and interactive autonomy)’을 주제로 기술적 장애물을 극복할 아이디어를 청중과 공유한다. 특히, 교차방식의 자기/반지도학습(cross-modality self/semi-supervision)을 활용해 주변 환경과 상호작용하며 효율적으로 자율주행 기능을 확장하는 대표적인 방법들을 설명한다.
금동석 교수는 ‘세계적으로 확장 가능한 자율주행을 향해(Towards globally scalable autonomous driving)’를 주제로 강연한다. 최신 자율주행 인공지능 기술은 특정 지역의 환경을 위주로 학습한다는 한계를 가지고 있다. 이로 인해 제한된 범위 안에서만 주행할 수 있어 다양한 지역에서 활용하거나 사업화하는 데 많은 제약이 따른다. 금 교수는 세계 다양한 도시 및 국가에서 주행 가능한 자율주행 기술을 개발하기 위해 우리 대학이 어떤 기술적 난제를 해결하고자 하는지 소개한다.
이 밖에도 미래 항공 수단 세션에서는 신효상 영국 크랜필드대 교수와 우리 대학 이상봉 항공우주공학과 교수가 주제 발표하고, 지속가능한 운송 및 에너지시스템 세션에서는 리네트 체아(Lynette Cheah) 싱가포르 기술디자인대 교수와 박기범 조천식모빌리티대학원 교수가 참여한다.
행사를 총괄한 우리 대학 장인권 조천식모빌리티대학원장은 “이번 심포지엄은 미래자동차 기술 관련 연구를 선도하는 4개 대학 연구자들이 국제 공동연구 네트워크를 구축하는 계기가 될 것이며, 우리 대학이 그 구심점 역할을 할 것”이라고 포부를 밝혔다.
이광형 총장은 환영사를 통해 “이 자리에서 논의될 미래 모빌리티 기술은 현재 우리 사회가 직면하고 있는 교통 분야의 여러 문제를 해결할 열쇠이자, 궁극적으로는 인류의 이동 패러다임을 변화시킬 도화선이 될 것”이라고 격려했다.
2022.10.21 조회수 1129 -
악천후에서도 자율주행을 가능하게 하는 세계 최고의 4D 레이더 인공지능 기술 개발
우리 대학 조천식모빌리티대학원 공승현 교수 연구팀이 세계 최초로 악천후 상황에서 안정적인 자율주행을 가능하게 하는 4D 레이더(Radar)의 주변 객체 인지 인공지능 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 연구팀은 구축된 인공지능 학습 데이터셋(Dataset)인 KAIST-레이더(이하 K-레이더)와 개발된 인공지능 신경망(RTN4D) 그리고 전 세계 연구자를 위한 4D 레이더 인공지능 개발 플랫폼(Platform)과 관련 벤치마크(Benchmark)를 모두 공개한다고 밝혔다.
현재 전 세계적으로 개발되고 있는 자율주행 자동차는 주로 카메라와 라이다(LiDAR)에서 출력되는 이미지와 포인트 클라우드(Pointcloud) 데이터를 적절한 인공지능 신경망으로 처리해 자동차 주변의 객체들을 인식하는 방식으로 구현돼 있다. 그러나 카메라와 라이다는 각각 가시광선과 적외선을 사용하므로 눈비 또는 안개 상황에서 측정 성능이 크게 떨어지는데, 이로 인해 주변 객체들에 대한 인식이 어려워져 안전한 자율주행이 불가능하다.
더구나, 차내에 설치할 수 있는 카메라와 달리 자동차의 지붕에 설치하는 라이다는 외부 환경에 노출돼 있어서 그 표면에 눈비 또는 흙먼지가 묻는 경우 라이다를 이용한 전방 탐지가 어려워진다. 공승현 교수는 "젖은 도로에서 전방에 주행 차량이 있는 경우, 그 바퀴에서 일어나는 흙먼지가 섞인 물보라로 라이다 표면이 빠르게 더럽혀지고, 결과적으로 모든 전방 객체에 대한 라이다 측정이 불가능해진다ˮ고 설명한다. {그림 1 참조}
적외선을 사용하는 라이다와는 달리 77기가헤르츠(GHz) 대역의 자동차 레이더는 눈, 비, 안개 등의 악천후 상황에 매우 강건하며 표면에 눈비나 흙먼지가 묻은 상황에서도 안정적인 측정 결과를 보인다. 최근에는 고해상도의 4D 레이더(대상까지의 거리, 방위각, 높이, 도플러 주파수를 측정)가 개발돼 상용화되고 있으며, 그 성능도 빠르게 향상되고 있다.
이에 따라서 전 세계적으로 4D 레이더에 인공지능을 이용한 주변 인지 기술 연구가 시작되고 있지만, 4D 레이더에 필요한 인공지능 연구는 매우 더디게 진행되고 있다. 카메라나 라이다와 달리, 고성능 인공지능 개발에 필수적인 충분한 데이터셋이 구축되지 못하고 있기 때문이다. 2021년부터 4D 레이더의 포인트 클라우드 데이터셋이 일부 공개됐으나, 데이터의 양이 충분하지 않고 측정치가 매우 희소해 신뢰할 만한 객체 인식 인공지능 신경망 개발이 쉽지 않다.
연구팀이 공개하는 K-레이더는 악천후를 포함한 다양한 날씨 및 교통 상황에서 수집된 다양성 높은 데이터셋이며, 정확히 동기된 카메라와 라이다 측정 데이터와 함께 구축된 13테라바이트(TB)에 이르는 대용량으로 세계 최초의 4D 레이더 데이터셋이다. 특히, K-레이더는 포인트 클라우드 형태가 아닌 인공지능 신경망의 성능을 극대화할 수 있는 텐서(Tensor) 형태의 데이터셋으로, 이는 일반적인 레이더의 잡음 제거 방식을 사용하지 않아 잡음 수준의 미약한 미세 측정치를 온전히 담고 있는 형태의 데이터셋이다.
연구팀이 개발한 4D 레이더 인공지능 신경망(RTN4D)은 K-레이더로 수많은 학습을 진행했고, 그 결과 다양한 날씨와 도로 상황에서 70m 이내의 객체에 대해 객체 판별, 위치 추정 및 주행 방향 추정의 3가지 추정을 정확히 수행하는 경우가 최종 62.5%인 세계 최고의 성능을 가진다.
또한, 연구팀은 전 세계의 연구자들이 자체적으로 데이터를 추가 구축하고 신경망 기술을 개발하며 그 성능을 자체 평가할 수 있도록 레이더용 인공지능 신경망 개발 플랫폼과 벤치마크도 공개 제공한다.
조천식모빌리티대학원 공승현 교수는 "눈이나 비가 오는 날씨에서 4D 레이더 인공지능 신경망은 기존 라이다 인공지능 신경망 보다 훨씬 더 안정적인 주변 객체 인지 성능을 갖는데, 이는 4D 레이더가 악천후에서 자율주행을 위한 필수 센서임을 보여주는 결과이며{그림 2 참조}, 최근 미국의 웨이모(Waymo)와 이스라엘의 모빌아이(Mobileye)가 수년 내로 4D 레이더를 자율주행의 주요 인지 센서로 활용할 계획임을 공개적으로 밝힌 이유다ˮ라며 "우리 연구팀이 공개한 K-레이더와 4D 레이더 인공지능 개발 플랫폼 및 벤치마크를 통해, 향후 4D 레이더에 관한 인공지능 연구가 더욱 활발히 진행될 것으로 기대한다ˮ라고 말했다.
K-레이더, 4D 레이더 인공지능 신경망(RTN4D), 4D 레이더 인공지능 개발 플랫폼과 벤치마크는 연구실 홈페이지(http://ave.kaist.ac.kr/)와 깃허브(https://github.com/kaist-avelab/K-Radar)를 통해서 배포될 예정이다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 및 정보통신기획평가원(IITP)의 지원과 ㈜스마트레이더시스템의 협력으로 수행됐으며, 연구 성과는 백동희 박사과정 학생이 2022년 12월에 열리는 세계적인 인공지능 컨퍼런스인 `뉴립스(NeurIPS) 2022' 데이터셋&벤치마크 트랙(Datasets and Benchmark Track)에서 발표할 예정이다(논문명: K-Radar: 4D Radar Object Detection Dataset and Benchmark for Autonomous Driving in Various Weather Conditions)
2022.10.20 조회수 1581 -
우리 대학, CES 2022 자율주행 레이싱 참가
우리 대학이 2022년 1월 5일부터 8일까지 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 전자·정보기술 전시회 CES 2022(Consumer Technology Association)의 공식행사인 ‘자율주행 레이싱’에 참가한다.
1월 7일 라스베이거스 모터스피드웨이(IMS)에서 개최 예정인 ‘CES 2022 자율주행차 레이싱’은 대학팀들의 기술력을 기반으로 자율주행 성능 향상과 상용화를 독려하고 대중에게 성과를 공유하고자 추진됐다.
이 대회는 지난 10월 23일 미국 인디애나폴리스에서 열린 ‘인디 자율주행 챌린지(Indy Autonomous Challenge, IAC)’에 이은 대회다. IAC 대회에서 심현철 교수 무인시스템 연구팀은 총 9개 팀 중 코스를 완주한 최종 4개 팀에 들어 CES 2022 참가권을 획득했다. 그 결과 아시아 유일 팀으로 CES 2022 자율주행 레이싱에 출전해 미국·유럽 대학들과 최고 속도를 겨룰 예정이다.
IAC 대회 참가 당시 심현철 교수 연구팀은 정찬영 박사 과정 학생을 팀장으로 하여 경기 진행 신호와 레이싱 규정을 준수하는 동시에 200km/h의 고속 자율주행이 가능한 소프트웨어를 성공적으로 구현했다. CES 2022 자율주행 레이싱에서는 인디 레이싱용 IL-15차량을 자율주행차로 개조한 AV-21 차량을 사용하며, 최대 300km/h까지 주행이 가능하다.
특히 눈여겨볼 점은 이번 대회에서는 레이싱 차량 2대 간의 1:1 자율주행 경주를 통해 토너먼트 형식으로 순위를 겨룬다는 것이다. 이에, 연구팀은 소프트웨어의 성능을 더욱 향상하여 최고 주행 속도를 내는 것은 물론이고, 다른 차량과 안정적으로 나란히 달리는 정밀측위 기술 개발에도 주안점을 두고 있다.
심현철 교수는 “이와 같은 기술은 미래의 자율주행차량이 다른 차들과 함께 고속으로 안전하게 장거리를 이동하는 데 있어 핵심 요소다. 서울-대전을 200km/h의 자율주행으로 간다고 가정할 때, 운전 피로도를 거의 느끼지 않고 1시간 내 도착이 가능하다. 또한 고속철도나 도심 항공처럼 막대한 인프라 구축 비용이 필요하지 않고 기상 조건의 영향도 크게 받지 않기 때문에 고속 자율주행은 우리나라 환경에 맞는 장거리 이동의 새로운 주역이 될 것”이라고 강조했다.
이어, “최근 10년간 CES 행사에서 자율주행이 중요한 주제로 떠올라 많은 기업이 적극적으로 참여하고 있어 매우 기쁘다. 우리 연구팀이 자체적으로 개발한 고속 자율주행기술로 세계 최고 대학 연구팀들과 경쟁하게 되어 큰 보람을 느낀다”라고 참가 소감을 전했다.
한편, CES 2022 자율주행 레이싱은 CES 주관사인 미국소비자기술협회(Consumer Technology Association, CTA)와 에너지시스템즈네트워크(Energy System Network, ESN)가 공동으로 주최한다. 우리 대학 외에도 IAC 대회 우승자인 독일 뭔헨공대와 매사추세츠공대(MIT), 스위스 취리히공대(ETH), 피츠버그대(PIT), 로체스터공대(RW), 캐나다 워털루 대학 등이 대회에 출전할 예정이다.
2021.12.09 조회수 2117 -
KI-로보틱스, 『2021 현대자동차 자율주행 챌린지』 최종 우승 차지
우리 대학 자율주행 개발팀 'KI-로보틱스(지도교수 심현철)'팀이 29일(월)에 서울 상암동 ‘자율주행자동차 시범운행지구’에서 개최된 『2021 현대자동차 자율주행 챌린지』 본선에서 최종 우승을 차지했다.이 대회는 국내 대학의 자율주행 기술 개발을 독려하고 우수 인재를 육성하기 위해 현대차그룹이 2010년부터 시행한 국내 최대의 대학생 대상 자율주행차 경진대회이다.
올해는 총 23개 대학이 참가했으며 이 중 KAIST, 성균관대, 인천대, 충북대, 인하대, 계명대 6개 대학이 예선을 거쳐 본선에 올랐다. 29일(월) 본선에는 오세훈 서울시장을 비롯해 박정국 현대차 사장, 박동일 현대차 부사장, 서정식 현대오토에버 대표이사, 장재호 현대모비스 전무 등이 참석했다.
대회는 교통이 통제된 시범운행지구 내 총 4㎞ 구간에서 자율주행 차량 6대가 동시에 주행하는 방식으로 진행했다. ▲차량 회피 및 추월 ▲교차로 통과 ▲신호등·차선·제한속도·스쿨존 등 도심 교통법규를 준수하면서 정해진 코스를 주행했다. 제한 시간 내에 빨리 완주한 순으로 순위를 매기되 법규 위반 항목에 대해서는 점수를 차감하는 방식으로 평가했다. 비상 상황을 대비해 차량에는 운전자와 평가자가 탑승했으며 주행 모습을 무대에 마련된 대형 스크린 및 유튜브를 통해 실시간으로 중계했다.
KI-로보틱스는 1차 시기에서 인천대와 접전을 펼친 끝에 11분 27초로 피니쉬 라인을 1등으로 통과했다. 2차 시기는 신호 등 교통 상황으로 인해 16분대에 들어왔으나 최종적으로 11분 27초의 기록으로 6개 대학 가운데 1위를 차지했다. 또한 페널티를 받지 않아 감점 점수가 없었다.
특히 눈여겨볼 점은 KI-로보틱스가 속도보다는 차량의 인지 판단 위주로 알고리즘을 설계했다는 것이다. 본선에 오른 6개 대학 중 유일하게 GPS(위치측정 시스템)를 차량에서 제외하여 GPS의 위험성을 최소화하는 전략을 실행했다.
이는 도심 환경에서 GPS 수신이 안정적이지 않아 위치에 오차가 생기면 안전한 주행에 문제가 생길 수 있다는 점을 고려한 것이었다. 대안으로 라이다 센서 3개와 차량 앞뒤에 카메라를 각각 한 개씩 탑재하고 자체 개발한 도심 맞춤형 SLAM 기술로 정밀 맵을 구축 및 측위 기술을 구현하였다.
또한 고속 주행에 주력한 다른 팀들에 비해 다른 차들의 위치를 고려한 추월 경로 생성 기술을 개발하여 실제 도심 교통법규를 원활히 준수하는 동시에 앞차를 추월하는 등의 장애물을 회피해야 하는 상황에 대응하는 데 유리했다. 이를 통해 1~2차 시기 통틀어 우리 대학이 가장 빠른 구간기록을 기록할 수 있었다.
우리 대학 KI-로보틱스 팀장인 전기및전자공학부 박사과정 이대규 학생은 "예선전 4위로 출발 위치가 예상보다 뒤에 배정되는 변수에도 앞차를 추월해 결국 구간기록 기록을 줄일 수 있었다” 라고 설명했다.
지도교수인 심현철 교수는 "지난 10여 년간 우리 연구실에서 독자적으로 자율주행 기술을 자체 개발하여 온 노력이 열매를 맺어 매우 기쁘게 생각하며, 어려운 여건에도 불구하고 최선 이상의 노력을 기울인 이대규 팀장과 개발에 참여한 모든 학생에게 감사의 말을 전한다” 라고 말했다.
우승의 영예를 안은 우리 대학의 KI-로보틱스팀(11분 27초) 다음으로 충북대(13분 31초)가 준우승을, 인천대(14분 19초)가 3위을 차지했다. 이어서 4위 인하대, 5위 성균관대, 6위 계명대 순으로 입상했다.
우승팀은 상금 1억 원과 함께 북미 견학 기회를 얻었으며 준우승팀은 상금 5000만 원과 함께 중국 견학 기회를 얻었다. 3위를 기록한 인천대(14분 19초)는 상금 3000만 원, 4위 인하대는 상금 1000만 원, 5위 성균관대와 6위 계명대는 각각 상금 500만 원을 받았다.
이대규 팀장은 "인생에서 가장 벅찬 순간이다. 팀원들과 17개월 동안 달려온 시간이 생각나 눈물이 날 것 같다. 함께 대회 준비한 팀원들에게 고맙고 무엇보다 이렇게 연구할 수 있게 지원해주신 교수님께 감사드린다” 라고 소감을 전했다.
현대차그룹 관계자는 "이번 대회는 국내 최초로 전기차 기반으로 실제 도심 교통환경에서 여러 대의 자율주행 차량이 동시에 주행하며 기술 시연을 펼쳤다는 점에서 의의가 있다”라고 말했다. 이어, "앞으로도 대학 및 지자체와 유기적으로 협력해 자율주행 생태계를 공고히 구축하는 데 지속해서 앞장서겠다” 라고 밝혔다.
2021.11.30 조회수 2588 -
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 조회수 43681 -
공승현 교수 연구실 KAT팀, 2018 국제대학생자율주행경진대회 우승
〈 우승을 차지한 KAT 팀 〉
우리 대학 조천식녹색교통대학원 공승현 교수 연구팀으로 구성된 KAT(Kaist Autonomous Technologies) 팀(이병관 팀장, 심영보, 최충재, 성기호, 김민준, 이남형, 조상재, 김보성, 운봉영, 김태선, 백승호 팀원)이 ‘2018 국제대학생자율주행경진대회’에서 우승을 차지했다.
산업통상자원부가 주최한 이번 대회는 지난 2일 대구 수성알파시티의 실제 도로에서 진행됐다. 대통령상을 수상한 KAT 팀은 5천만 원의 상금과 해외연수 혜택을 받는다.
올해부터 대통령배로 격상된 이번 대회는 수성알파시티 내 실제 도로 상에서 실제 도로 환경에 적응된 자율주행기술과 자동차 통신(V2X) 기술이 모두 활용된 CAV(Connected Autonomous Vehicles)를 통해 경쟁을 진행했다.
이번 대회에 참가한 자동차는 양방향 일반적인 도로 뿐 아니라 GPS가 동작하지 않는 터널 내 양방향 1차선 도로를 통과하는 정밀항법 기술을 갖춰야 했다. 또한 대회가 진행된 오후 5시 이후에는 주행 도로 맞은편에서 비치는 역광에도 강건한 카메라 기반 인식 기술도 구비돼야 했다.
이번 대회의 경쟁 방식은 대회 지역 전체에 흩어져 시시각각 변하는 가상의 승객(택배)들의 현재 위치와 행선지 그리고 주행 거리 및 난이도에 따른 서비스 수익을 모든 자율주행자동차들에게 V2X를 통해 알려주고 자동차들이 각자 승객을 선택해 먼저 태우고 행선지까지 데려다 주면 점수를 얻는 방식이다.
반대로 차선이나 교통신호를 위반할 시 감점이 발생하고 특히 기술적 미숙함으로 자율주행을 멈추고 운전석에 앉은 참여자가 주행에 조금이라도 개입하면 큰 감점을 받게 된다.
KAT팀의 심영보 연구원은 “손님을 선택하는 알고리즘과 자율주행의 기술적 우위가 실제 경선에서 우수한 점수를 얻게 된 것 같다”고 말했다.
이번 대회는 실제 도로에서 경쟁하는 최초의 국제대회로 국내 단일팀 4팀과 중국 칭화 대학교, 일본 와세다 대학교 등 외국대학 팀과 연합한 5개 팀 등 총 9개 팀이 출전했다. KAT팀은 기술교류 차원에서 중국의 칭화 대학교와 연합팀으로 출전했다.
공 교수는 “혼잡한 도로 교통 상황에서도 유연하게 주행하는 자율주행자동차까지는 아직도 기술적 어려움이 많이 남아있다”며 “그러한 높은 완성도의 기술까지 KAT팀의 자율주행기술 연구를 지속할 계획이다”고 말했다.
〈 대회에서 신호를 기다리고 있는 KAT팀의 자율주행자동차 〉
2018.11.05 조회수 4662 -
서창호 교수, IT 젊은 공학자상 수상
우리 대학 전기및전자공학부 서창호 교수가 미국전기전자학회(IEEE)와 대한전자공학회(IEIE)가 공동 주관하고 해동과학문화재단이 후원하는 ‘IT 젊은 공학자상’ 수상자로 선정됐다.
시상식은 6월 28일 오후 6시 제주롯데호텔에서 열렸다.
2006년부터 시작해 13회째 진행되는 ‘IT 젊은 공학자상’은 만 40세 이하 의 3년 이상 국내에서 연구를 수행한 연구자에게 주어진다. 기술적 실용성, 사회 및 환경에의 공헌도 및 창의성 등을 중심으로 심사가 이뤄진다.
올해의 수상자로 선정된 서창호 교수는 통신시스템, 분산저장시스템, 인공지능 분야 등의 연구를 통해 SCI급 논문 23편, 신경정보처리시스템학회(NIPS)와 머신러닝국제학회(ICML) 등 최상위 국제학회 논문 10편, 국제특허등록 30건 이상의 연구 성과를 보이고 있다.
서 교수의 논문은 4천 100회 이상 인용되는 등 학문 및 기술 발전, 벤처창업지원을 통한 기술상용화에 크게 기여하고 있다. 최근에는 인공지능을 교육에 접목시킨 AI-튜터(AI-tutor)와 딥러닝 기술을 활용한 자율주행시스템을 개발 중이다.
서창호 교수는 “IT 젊은공학자상을 받게 돼 영광으로 생각한다. 앞으로도 학생 지도와 연구에 몰두해 IT/인공지능 분야에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 말했다.
2018.07.05 조회수 7739 -
지능형 로봇 및 시스템 분야 학술대회 IROS 2016 폐막
〈 IROS 2016이 열린 행사장 〉
우리 대학 주도로 진행된 지능형 로봇 및 시스템 분야 최대 국제학술대회 'IROS 2016(IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems)'가 성황리에 막을 내렸다.
대전컨벤션센터에서 10월 9일부터 6일간 열린 이번 학회는 기계공학과 권동수 교수가 프로그램 위원장을 맡고 기계공학과 김경수 교수, 전기 및 전자공학과 권인소 교수, 항공우주공학과 심현철 교수가 조직위원으로 활동해 학회 구성 및 운영에 기여했다.
〈 위원장을 역임한 권동수 교수 〉
IROS2016은 인공지능, 자율주행, 메디컬 로봇 등 다양한 분야의 연구에 대한 포럼, 간담회, 키노트, 구두 및 포스터 발표를 포함한 학술적 프로그램이 진행됐다.
행사 첫날인 9일(일)은 사전 행사로 IROS 자문 및 상임위원회 임원들 간 미팅이 이뤄졌으며, 경진대회 참가자들이 현장 분위기를 익혔다.
공식 일정의 첫날인 10일(월)에는 각 분야별로 다양한 워크숍과 체험 세션이 열렸으며 저녁에는 이번 행사참석자들을 대상으로 주최 측의 공식 환영만찬이 제공됐다.
11일(화)에는 공식 개막식에 이어 각 주제별로 강연과 토크 세션이 본격적으로 진행됐다. 최근 로봇 학계의 뜨거운 이슈로 떠오르고 있는 인공지능, 자율주행 시스템, 매핑, 메디컬 로봇 등 핵심 테마에 관한 로봇과학자들의 발표가 각 분야별로 체계적으로 분리돼 진행됐다.
11일(화)~13일(목) 3일 동안 각 오전에 진행된 정식 토크에서는 인공지능 분야의 석학인 카네기멜론대학 마뉴엘라 벨로소(Manuela M. Veloso) 교수가 자율 지능 서비스 로봇에 관해 발표했고작년 다르파 로봇 대회의 프로젝트 매니저였던 TRI(Toyota Research Institute)의 길 프렛(Gill Pratt) 대표의 자율주행자동차의 도전 과제에 대한 발표, 현대자동차그룹의 임태원 중앙연구소장의 로봇과 자동차를 주제로 한 발표, 영국 임페리얼 컬리지런던의 양광종 교수의 인간 로봇간 상호작용의 하모니를 주제로 한 발표가 진행됐다.
이어 키노트 토크에서는 고려대 송재복 교수, 한양대 이병주 교수, 삼성전자 종합기술원 최정연 상무(VP), 독일 프라이부르크대학 볼프람 부어가르트(Wolfram Burgard) 교수, 미국 일리노이대 세스 허친슨(Seth Hutchinson) 교수, 우리 대학 권인소, 심현철 교수 등 18명의 전문가들이 참여해 관련 주제에 대해 발표했다.
12일(수) 저녁에는 대전엑스포시민광장에서 수준 높은 공연과 함께 만찬이 제공돼 학술대회의 주제인 로봇에 대한 토론을 이어나갔고, 14일(금)에는 신청자들(90명)에 한해 우리 대학 연구실(권동수 교수 연구실, 김진환 교수 연구실, 오준호 교수 연구실) 및 한국전자통신 연구원(ETRI), 한국기계연구원(KIMM)을 방문하는 테크니컬 투어도 진행됐다.
2016.10.31 조회수 10474 -
KAIST 국방무인화기술 특화연구센터 개소
- 한국형 미래 무인화 무기체계 개발 연구 본격 추진 - 국내 14개 대학 참여, 9년간 총 103억원의 사업비 소요 - 4월 5일(목) 오후 2시 KAIST 기계공학동에서 개소식
미래전쟁의 변화를 예측하고 이를 대비하기 위한 한국형 미래 무인화 무기체계 개발 연구가 KAIST에서 본격 추진된다.
KAIST(총장 서남표)는 방위사업청 지정 ‘국방무인화기술 특화연구센터’ 개소식을 4월 5일(목) KAIST 기계공학동에서 가졌다.
국방무인화기술 특화연구센터는 한국형 미래 무인화 무기체계개발을 위한 기초연구를 수행하고, 지능형 로봇 기술의 군사 응용을 위한 기반 구축과 국방 무인화 기술 분야의 전문 인력을 양성한다.
센터에는 KAIST, 서울대, 포항공대를 비롯하여 총 14개 대학이 참여하여 ▲자율주행기술연구실 ▲자율운항기술연구실 ▲자율비행기술연구실 ▲로봇메커니즘 및 제어연구실 ▲무인화 체계 운용 및 통신망 연구실 등 5개 연구실에서 26개 세부과제를 수행하게 된다. 사업기간은 2007년부터 2015년까지 9년간으로 총 103억원의 사업비가 소요될 예정이다. 해외협력기관은 스탠퍼드대, 카네기멜론대 등 16개 대학, 참여산업체는 삼성테크원, 넥스원 퓨처 등 16개사, 자문기관은 한국기계연구원, 한국항공우주연구원 등 6개 기관이 참여한다.
김수현(金秀鉉) 센터장은 “미래戰에서는 인명 손실을 최소화하고 무인전투능력을 확보하기 위해 무인화 로봇 시스템, 무인지상차량 로봇, 무인항공기, 무인운항로봇 등을 개발하는 것이 중요하다. 선진국은 첨단 군사과학기술과 정보력의 중요성을 인식하여 미래戰에 대한 군사혁신을 시도하고 있으며, 특히 전투의 효율성 증대와 인명 손실 최소화를 위해 군사용 로봇에 집중적인 투자를 하고 있다.” 며, “한국형 무인무기체계 개발에 필요한 기술 기반을 구축하여 해외 기술 의존도를 감소시키고, 민간산업 기술과 상호보완적으로 발전시켜 유비쿼터스 로봇기술이 접목되는 산업발전에도 기여하겠다“고 소감을 밝혔다.
2007.04.16 조회수 15463