%ED%94%84%EB%A1%9C%EC%84%B8%EC%84%9C
-
김지한 교수, 다공성 물질 내 가스 흡착량 증진 가능성 제시
〈 김 지 한 교수, 정 상 규 석사과정 〉
우리 대학 생명화학공학과 김지한 교수 연구팀이 결함공학을 통한 다공성 물질의 가스 흡착량 증진법을 개발했다.
정상규 석사과정이 1저자, UC 버클리 화학과의 Günther Thiele 박사후 연구원이 2저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’11월 16일차 온라인 판에 게재됐다.
금속-유기 구조체(metal-organic framework, 이하 MOF)는 금속 클러스터와 유기 리간드의 규칙적인 배위결합을 통해 합성되는 결정체이며, 넓은 표면적과 수많은 공극을 지닌 물질로서 다양한 에너지 및 환경 관련 소재로 각광받고 있다.
하지만 다른 결정성 물질들과 마찬가지로 실제 MOF는 완벽한 결정성을 가질 수 없으며 여러 종류의 결함을 가지게 된다.
이러한 결함들 중 결정체 내 유기 리간드가 불규칙적으로 본래 자리에 결합되지 않은 상태를 뜻하는 리간드 공공결함은 실험적인 기법들을 통해 공공결함의 밀도가 조절될 수 있다고 알려져 있다.
연구팀은 기존 제시된 리간드 공공결함의 조절을 통한 결함 공학 기법을 특정 MOF 내 고립된 공극의 존재여부와 접목시켜 결함공학을 통한 가스 흡착 증진 가능성을 제시했다.
김지한 교수가 직접 개발한 그래픽 프로세서(GPU) 소프트웨어 코드로 초고속 스크리닝 기법을 활용해 실험적으로 합성된 12,000 가량의 MOF들로 부터 메탄 가스에 대해 상당한 부피의 고립공극을 가지는 MOF들을 계산적으로 선별했다.
고립 공극의 판별 작업에는 안정적 에너지 구간에 대한 플러드-필(flood-fill) 알고리즘이 사용됐으며 이는 마이크로소프트 그림판에서 흔히 접할 수 있는 ‘색 채우기’ 기능과 동일한 알고리즘이다. 이를 통해 무한히 연결된 주 공극구조만 판별해내고 연결되지 않고 고립돼 존재하는 공극의 존재여부를 판단했다.
이후 많은 양의 고립공극이 파악된 MOF들에 대해 리간드 공공결함을 가상으로 결정 구조 내 도입했으며 리간드가 없어지면서 기존의 고립돼 존재하던 공극들이 주 공극구조와 합쳐지도록 유도했다.
이러한 스크리닝 작업을 통해 연구팀은 리간드 공공결함이 도입되었을 시 상당한 메탄 가스의 흡착량 증진을 겪을 수 있는 13개의 MOF를 최종적으로 선별했으며, 불과 8.33% 이하의 리간드 결함이 존재했을 시에도 최대 55.6% 의 메탄 가스 흡착량 증진을 가질 수 있다는 것을 확인했다.
본 연구팀이 제시한 리간드 공공결함을 통해 기존에 활용되지 못하던 고립 공극을 주 공극구조에 연결시켜 새로이 활용하는 기법은 단순한 가스 흡착량 증진 외에도 혼합 가스의 선택적 흡착, 반 영구적 가스 포획 등 다양한 효과를 가져올 수 있다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 본 연구에서 사용된 플러드-필 알고리즘을 설명하는 도해와 플러드-필 알고리즙을 통해 고립공극이 판별된 MOF의 예시
그림2. 본 연구에서 선별된 MOF 중 두 가지 MOF의 공공결함 도입 전과 후(좌, 우)의 흡착가능 공간 비교
2017.11.27 조회수 14648 -
김남승 美 일리노이대 교수(지도교수 경종민), 국제컴퓨터구조학회 2017년 가장 영향력 있는 논문상 수상
우리대학 졸업생(지도교수: 경종민 교수·전기및전자공학부, 2000. 8월 석사과정 졸업)이자 현재 미국 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC)에서 컴퓨터공학과 교수로 재직 중인 김남승 교수(사진·42세)가 미국컴퓨터학회(ACM, Associate for Computing Machinery)와 전기전자기술 분야 세계 최대의 학술단체인 국제전기전자공학회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)가 공동주관하는 ‘국제 컴퓨터 구조 학회’에서 ‘2017년 가장 영향력 있는 논문상’수상자로 선정됐다. 한국인으로서 국제 컴퓨터 구조 학회가 수여하는 가장 영향력 있는 논문상을 수상하는 것은 김남승 교수가 처음이다. 이 상은 15년 전에 국제 컴퓨터 구조 학회에 발표된 논문들 중 현재까지 학계나 산업계에 가장 많이 영향을 미친 논문을 2단계 심사를 거쳐 최종 선정해 수여하는 것이다.
수상 논문은 김 교수가 미국 미시간대에서 박사학위를 밟던 지난 2002년 국제 컴퓨터 구조 학회에 발표한 컴퓨터 마이크로 프로세서의 누설전류를 줄이는 새로운 컴퓨터 구조와 회로의 융합 연구를 주제로 한 논문이다. 김 교수는 졸업 후 마이크로 프로세서 제조업체인 인텔의 연구원으로 근무하면서 이 기술의 상용화를 위해 노력해왔으며 김 교수가 이 연구에서 제안한 방법에서 파생된 기술들은 현재 상용화되고 있는 대부분의 마이크로 프로세서에 채택돼 사용되고 있다.
김 교수는 이밖에 위스콘신대학에 재직 중 39세의 젊은 나이로 테뉴어(정년보장)를 조기에 받았고 41세 때인 작년에는 컴퓨터 구조분야에서 ‘IEEE 펠로우(Fellow)’에 한국인으로서는 처음 선정되는 등 한국을 빛낼 젊은 과학자로 세계적인 주목을 받고 있다. 시상식은 캐나다 토론토에서 열리는 국제 컴퓨터 구조 학회 학술기간 중인 6월 27일 열리는데 김 교수는 이 연구가 컴퓨터산업에 미친 영향을 간략히 소개한 후 다른 공저자들을 대표해서 이 상을 수상한다.
한편 US News World Report에 따르면 김 교수가 재직 중인 일리노이대 어바나-샴페인캠퍼스(UIUC) 컴퓨터공학과의 최근 미국 내 학과순위는 1위인 MIT에 이어 카네기멜론대·UC버클리대와 함께 공동 2위를 차지했다.
2017.06.26 조회수 18307 -
휘어지는 고집적 반도체회로 구현
- 차세대 유연 스마트기기의 두뇌 상용화 길 열어 -
우리 학교 신소재공학과 이건재 교수팀이 입는 컴퓨터 및 플렉시블 디스플레이에서 가장 핵심적인 역할을 하는 유연한 고집적회로(LSI)를 구현하는데 성공했다.
자유롭게 휘어지는 스마트폰과 컴퓨터를 제작하기 위해서는 높은 집적도의 반도체회로, 즉 모바일 기기의 두뇌인 애플리케이션 프로세서(AP), 고용량 메모리 및 무선통신소자의 유연화가 필수적이다.
지금까지 플렉시블 디스플레이 구동에 필요한 박막트랜지스터(TFT)와 여러 유연소재들을 개발하는 연구는 활발히 진행되고 있다. 그러나 수천 개 이상의 고성능 나노반도체를 연결해 대량의 정보를 처리하고 저장할 수 있는 유연 고집적회로를 제작하지 못했다. 따라서 전체가 자유자재로 휘어지는 유연한 스마트기기 등 입을 수 있는 컴퓨터의 상용화에 어려움이 있었다.
이건재 교수팀은 고집적 무선통신소자를 단결정 실리콘에 형성한 뒤 100nm(나노미터) 두께의 매우 얇은 실리콘 칩의 회로를 뜯어내 플라스틱 기판위에 안정적으로 옮김으로써, 자유자재로 구부릴 수 있는 반도체회로를 구현했다.
이건재 교수는 “이번에 나노두께의 얇은 실리콘 소재로 개발한 반도체회로는 유연하면서도 고집적 고성능을 유지할 수 있고, 곧 상용화될 플렉시블 전자소자에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 인체 친화적 유연한 액정폴리머 소재위에 구현하였기 때문에 인체내부의 좁고 굴곡진 틈에 삽입할 수 있어서, 최근 미국 FDA가 승인한 인공망막의 통신 및 정보처리 기기에 적용하는 등 삶의 질을 향상시키는 데에도 기여할 수 있을 것이다"라고 말했다.
또한 이번 연구의 공저자로 참여한 KAIST 전기및전자공학과 이귀로 교수(나노종합기술원 원장)는 “이번성과는 세계 500조 규모의 반도체 및 디스플레이 시장에서 휘어지는 유연 고집적 회로로 패러다임이 바뀌는 시기에 개발된 핵심 원천기술”이라며 “향후 상용화를 위한 정부의 지원이 뒷받침 된다면 세계 시장에서 앞서가고 있는 한국 스마트폰, 반도체, 디스플레이 산업을 한 단계 더 업그레이드시켜 미래 먹거리로써 창조경제에도 이바지할 수 있을 것”이라고 평가했다.
이건재 교수는 현재 나노종합기술원, 한국기계연구원과 공동으로 이번 연구 결과물인 고집적 유연 반도체 회로를 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 양산하는 연구를 계획하고 있다.
한편, 이번 연구는 미국 화학회가 발행하는 나노과학기술(NT) 분야의 세계적 권위지인 ACS Nano 4월 25일자 온라인 판에 게재됐다.
휘어지는 고집적 반도체회로의 모습(좌), 얇고 유연한 고집적 통신소자를 적용한 인공망막의 모습(우)
유튜브 링크:http://www.youtube.com/watch?v=5PpbM7m2PPs&feature=youtu.be
2013.05.07 조회수 15895 -
'지능형 SoC 로봇워 2011' 개최
- 27~30일까지 일산 킨텍스에서 개최 -
- KAIST 주관 10년 연속 개최 -- ‘무선조정 없이 스스로 판단하고 행동하는 로봇’대회 -
사람이 조정하거나 명령하지 않아도 스스로 골프를 즐기고 태권도 겨루기를 하는 로봇이 있어 화제다.
우리 학교가 국내 최대 규모의 지능형 로봇대회인 ‘지능형 SoC 로봇워 2011’을 27일부터 30일까지 나흘간 일산 킨텍스(KINTEX)에서 개최한다.
SoC(System on Chip) 로봇이란 하나의 칩에 프로세서·메모리·주변장치·로직 등 시스템 구성요소를 통합해 원격조종 없이 사물을 스스로 인식하고 판단하는 로봇이다.
2002년 첫 대회를 시작으로 올해 10회째를 맞이한 ‘지능형 SoC 로봇워 2011’는 10년간 1,050팀, 5,500여명이 참가해 대한민국 이공계 대학생들의 최고 인기 로봇대회로 자리매김 하고 있다. 특히 이대회가 크게 성장할 수 있는 배경에는 참가자에게 SoC, 임베디드 소프트웨어, 로봇 등 KAIST의 세계적 로봇기술을 알기 쉽게 교육하는 프로그램이 있었기 때문이다.
대회종목은 ‘HURO-Competition’과 ‘SoC 태권로봇’ 두 부문으로 나뉘며, 모든 로봇들은 참가자가 개발한 프로그램에 따라 사물을 스스로 인식하고 판단해 경기를 치른다.
‘HURO-Competition’은 지능형 휴머노이드 로봇이 ▲골프공 넣기▲좁은 장애물 통과하기▲정해진 색깔 장애물 넘어뜨리기▲계단 지나가기 등의 미션을 수행하며 미션통과 횟수· 난이도에 따라 순위가 결정된다. 지난해는 충북대 닥터 이엔(Dr.EN)팀이 우승해 대통령상을 수상했다.
또한, ‘SoC 태권로봇’은 휴머노이드 로봇간의 태권도 겨루기로, 상대로봇의 동작과 위치, 거리를 인식해 ▲넘어뜨리기▲발공격 ▲손공격으로 상대로봇을 공격해 다득점에 따라 순위가 결정된다. 지난 해에는 동아대 옵티머스 프라임(Optimus Prime)팀이 우승해 국무총리상을 수상했다.
참가자들은 대학(원)생으로 구성되며 참가자 교육, 출전자격평가, 예선대회를 거처 16개 팀이 본선에 진출했으며 29일에는 SoC로봇의 최강자를 가리는 결승전이 진행된다.
특히 내년부터는 인간생활에 실질적인 도움을 주는 로봇개발을 목표로 운영될 예정이어서 관심이 집중된다. 대회운영위원회는 골프와 태권도 겨루기를 하는 로봇수준을 넘어 세계적 수준의 휴머노이드 로봇개발을 목표로 지속적으로 대회를 운영할 계획이다.
또한 로봇의 지능에 해당하는 두뇌보드에 국내기술로 개발한 CPU(EISC 프로세서)를 장착하여 로봇대회를 개최하는 만큼 국내 SoC기술 발전에도 크게 기여하고 있다고 대회운영위원회측은 설명했다.
대회 운영위원장인 유회준 KAIST 전기및전자공학과 교수는 “대회 초창기는 여섯 팀만 참가해 첫 출발은 초라했지만 지금은 대한민국 로봇대회를 대표할 만큼 발전했다”며“꾸준한 대회 개최로 지능형 로봇에 대한 대중의 많은 관심을 유도하고 세계 최고의 로봇기술력을 확보하는데 노력할 것”이라고 말했다.
한편, 이번 대회의 세부 프로그램은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 방문하면 상세히 알 수 있다.끝.
2011.10.27 조회수 14361 -
KAIST, 미국 TI社 지원받아 미래 CPU개발
- 전기 및 전자공학과 유회준교수 연구실, 공식 TI Lab 지정 -
우리학교 전기및전자공학과 유회준 교수 연구실이 공식 TI Lab(Texas Instruments Lab.)으로 선정돼 연구비와 3억원 상당의 연구장비를 지원받는다.
미국의 종합 반도체 생산업체인 Texas Instruments社(이하 TI社)는 유회준 교수 연구실과 ‘사람의 뇌를 모방한 매니코어 프로세서 칩(Many-core Processor Chip) 개발’을 위한 협약을 7월초 가진 바 있다.
21일에는 박현욱 KAIST 전기및전자공학과장, 유회준 전기및전자공학과 교수와 유혜경 TI사 한국지부 반도체영업부장은 유회준 교수 연구실에서 TI Lab 선정 현판식을 가졌다.
최근 하나의 칩상에 수십 개 이상의 프로세서를 집적하는 미래형 CPU가 미국 인텔사 등을 중심으로 활발하게 연구되고 있다. KAIST 전기 및 전자공학과 유회준 교수팀은 인텔 기술을 뛰어 넘는 새로운 CPU기술을 개발해오고 있다.
TI사 관계자는 “KAIST와의 연구 협력을 통해 미래 세계를 이끌어갈 지능형 컴퓨터의 핵심 기술인 매니코어 프로세서개발에 새로운 전기를 마련할 계획”이라며 “유회준 교수 연구실과의 기술 교류를 통해 차세대 기술 개발을 선도할 수 있을 것으로 기대 한다”고 밝혔다.
유 교수는 “이번 기회로 미래 CPU를 국내 기술이 선도할 수 있는 계기로 삼고 싶다”고 말했다.
유 교수는 면적을 적게 소모하며 계산 속도가 뛰어난 아날로그 회로와 전력 소모가 낮고 정밀도가 높은 디지털 회로를 한 칩으로 하는 혼합형 회로를 통해 인체의 뇌를 모방하는 신경회로망을 설계하였으며, 이를 Many-core Processor에 일부분으로 삽입하여 인간의 뇌의 종합적인 지능을 단순처리에 능한 종래의 프로세서에 접목시키는 연구를 해오고 있다. 특히 이를 이용해 지능형 감시 카메라, 로봇 및 자동차 등의 ‘눈’을 한층 더 똑똑하게 만들어 2008년부터 매년 미국 샌프란시스코에서 발표해오고 있다.
국제 전기전자공학자학회(IEEE) 석학회원이며 세계 최고 권위의 국제 고체회로학회(ISSCC)의 아시아 지역 회장이기도 한 유 교수는 미국의 국제적인 출판사인 Wiley사에서 올해 ‘Mobile 3D Graphics SoC’라는 책을 출간했으며 2년전에는 미국 CRC 출판사에서 ‘Low-Power NoC for High Performance SoC Design’이라는 책을 펴낸 바 있다.(끝)
<용어설명>
○ Texas Instruments社 : 인텔, 삼성, 도시바와 함께 세계 4대 반도체 엔진 생산업체 중 하나
○ Many-core Processor : 10개 이상의 코어를 탑재하여 만든 프로세서, 싱글코어에 비해 처리 속도가 빠르고 전력 소모량이 적다.
○ 신경회로망 : 인간의 뇌가 물체를 인식하는 방법을 모사하여 설계한 칩으로 기존의 복잡한 연산과정을 거치지 않기 때문에 컴퓨터의 물체 인식 처리 시간을 20배 이상 빨라지게 하였으며 전력 소모량도 크게 줄였다.
2010.07.22 조회수 17775 -
경종민.김종환.송익호 교수, 미국 전기전자학회 석학회원에 선임
전기 및 전자공학과 김종환. 경종민. 송익호 교수가 올해부터 미국 전기전자학회(IEEE)의 최고영예인 석학회원이 됐다.
경종민교수는 국내 반도체 산업의 초석을 다져온 산증인으로 지난 2004년부터 공학한림원 정회원, 과학기술한림원 정회원으로 활동해 왔다. 그동안 시스템온칩 프로세서 설계 분야 연구에 크게 기여했으며, 최근엔 저전력 휴대 영상 시스템 설계 연구를 수행하며 KAIST 내 소시움(SoCium) 연구센터 소장으로 활동하고 있다.
김종환교수는 진화연산, 로봇축구, 가상생명체, 유비쿼터스 및 유전자 로봇 분야에서 5권의 책과 300여 편의 논문을 발표했으며, 진화 알고리즘 분야에서 훌륭한 연구 업적을 이뤘다
로봇 축구 및 로봇올림피아드 창시자인 김교수는 세계로봇축구연맹(FIRA)과 국제로봇올림피아드위원회(IROC) 회장으로 활동 중이다.
송익호 교수는 뛰어난 논문을 국내외에 발표하여 통신/신호처리 분야의 학문 발전에 크게 기여해 왔으며, 신호검파 이론을 이동통신 시스템에 응용한 업적을 인정받았다.
송교수는 한국과학기술한림원 회원이고, 영국 공학기술학회 석학회원이며, 한국통신학회 이사와 논문지 편집 부위원장을 맡고 있다.
IEEE는 전기전자분야 세계 최대 학회로 회원 가운데 연구 업적이 뛰어난 최상위 0.1% 내 회원만을 매년 펠로로 선임한다.
2009.02.10 조회수 22462 -
전자전산학과 이강민 학생, Outstanding Design 상 수상
Asian Solid-State Circuits Conference (A-SSCC) Design Contest 에서
Outstanding Design Award 수상
지난 2005년 11월 1일부터 3일까지 대만 Hsinchu에서 첫 회로 열린 Asian Solid-State Circuits Conference에서 유회준 교수 연구실 박사 4년차 이강민 학생이 Outstanding Design Award를 수상하는 영예를 안았다.
이 논문은 MP-SoC (Multi-Processor System-on-Chip) 에서의 차세대 온-칩 통신구조로 각광을 받고 있는 Network-on-Chip의 저전력 설계 및 구현에 관한 것이다.
기존의 버스구조의 성능 및 Scalability 한계를 극복하기 위해 제안된 Network-on-Chip은 현재의 Computer Network (Internet) 과 유사한 개념인 Packet Switched Crossbar Fabric을 사용하여 온-칩 Processing Element간의 충분한 대역폭과 QoS를 보장한다.
본 Design에서는 두 개의 RISC 프로세서와 여러 개의 메모리를 집적하고 이 들 사이의 Network은 1.6GHz의 높은 주파수를 사용하여 89.6Gb/s의 대역폭을 제공하면서도 새로 제안된 스위치-부분구동 방법과 Serial-link의 저전력 Coding 알고리즘을 적용하여 최대 51mW의 저전력을 소비하도록 설계되었다.
집적된 Processor 및 Slave Memory들은 모두 Frequency Scaling이 가능하며 서로 다른 주파수를 사용하더라도 Network을 통해 서로 통신이 가능한 구조로 구현되었다. 또한 제작된 칩 4개를 하나의 BGA Package안에 집적함으로써 더 크고 복잡한 시스템으로 확장이 가능한 Network-in-Package라는 개념을 제시하고 시연하기도 하였다.
본 Design은 올 2006년 2월에 샌프란시스코에서 열리는 반도체 최고의 학회인 ISSCC (International Solid-State Circuits Conference) 에 초대되어 발표할 수 있는 영광도 얻게 되었다.
이강민 학생은 "새로운 분야인 만큼 연구 및 설계 방향에 대한 고민도 많았지만 Team-work을 바탕으로 꾸준히 노력한 결과의 결실이라고 생각한다. 국내에서는 Network-on-Chip에 관한 연구가 유럽이나 미국에서만큼 활발히 진행되고 있진 않으나, 이러한 연구가 앞으로 5년 이내에 Industry에서 꼭 필요할 것이라 믿는다. 본 연구실은 현재 그 선도적인 역할을 하고 있으며 계속해서 세계적으로 훌륭한 연구 성과를 낼 수 있도록 노력과 고민을 게을리 하지 않을 것이다"고 소감을 말했다.
2006.02.06 조회수 20289