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박인규, 정연식 교수, 모바일 기기 탑재 가능한 고성능 수소센서 개발
〈 가오민 연구원, 박인규 교수, 조민규 연구원 〉
우리 대학 기계공학과 박인규 교수, 신소재공학과 정연식 교수 공동 연구팀이 폴리스티렌(Polystyrene) 구슬의 자기 조립(self-assembly) 현상을 이용해 고성능의 실리콘 기반 수소센서를 개발했다.
연구팀이 개발한 수소 센서는 제작 과정이 단순하고 비용이 저렴해 모바일 기기에 탑재할 수 있어 전력 소모에 어려움을 겪는 모바일 분야에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
가오 민(Gao Min) 연구원, 조민규 박사후 연구원, 한혁진 박사과정이 참여한 이번 연구는 나노 분야 국제 학술지 ‘스몰(Small)’ 3월 8일자 표지논문에 선정됐다.
청정에너지인 수소 가스는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 현재도 냉각 시스템이나 석유 정제시설 등 다양한 산업분야에서 활용되고 있지만 무색, 무취의 가연성 물질이기 때문에 조기 발견이 어려워 고성능 수소 센서를 개발하는 것이 중요하다.
그러나 기존 수소 센서들은 부피가 크고 소모 전력이 높으며 제작비용이 상대적으로 높은 단점이 있다.
공동 연구팀은 수백 나노미터 (nm) 직경의 폴리스틸렌 구슬들을 자기조립 현상을 이용해 규칙적으로 실리콘 기판 위에 배열시켰다. 이를 이용해 수십 나노미터 수준의 그물 모양 패턴을 구현해 초소형 고성능 수소 센서를 개발했다.
이 기술은 수소가스가 센서에 노출되면 팔라듐 나노입자와 반응해 팔라듐의 일함수(work function)가 변화하고 그에 따라 실리콘 나노 그물 내 전자의 공핍 영역(depletion region)의 크기가 변화하면서 전기 저항이 바뀌는 원리이다.
이번에 개발한 수소 센서는 최소 선폭 50 나노미터 (nm) 이하의 실리콘 나노 그물 구조 센서를 저비용으로 구현할 수 있다.
일반적으로 수소 센서의 성능은 민감도, 반응속도, 선택성 등에 따라 구분된다. 연구팀의 센서는 0.1%의 수소 농도에서 10%의 민감도와 5초의 반응속도를 기록해 기존 실리콘 기반 수소 센서보다 50% 이상 빠르고 10배 이상 높은 민감도를 보였다.
박인규 교수는 “기존의 값비싸고 복잡한 공정을 거치지 않고도, 단순한 방법으로 초미세 나노패턴 구현이 가능하며, 수소센서 뿐만 아니라 다양한 화학, 바이오센서에도 응용이 가능할 것이다”고 말했다.
과학기술정보통신부의 나노소재기술개발사업, 한국연구재단의 국민위해인자에 대응한 기체분자식별․분석기술개발사업, 해양수산부의 해양수산환경기술개발사업, KUSTAR-KAIST 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 스몰(Small) 2018년 3월 8일자 Issue 표지논문
그림2. 완성된 수소센서의 일반 사진 (왼쪽), 전자현미경 사진 (중간, 오른쪽)
그림3. 수소 농도 변화에 따른 수소센서의 감지 그래프
2018.04.04
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KAIST Vision Week 개최
우리 대학이 3월 19일(월)부터 23일(금)까지 대전 본원에서 비전위크(VISION Week)를 개최한다.
우리 대학의 새로운 비전 선포를 기념하기 위해 마련된 비전 위크에서는 세계적 석학과 오피니언 리더가 참석하는 국제 규모의 행사가 열린다. 드론, AI, 코딩 등 첨단 과학기술을 겨루는 대회와 인재 양성, 행정, 국방안보 등의 분야를 심도 깊게 논의하는 포럼이 진행된다.
행사 첫날인 19일(월)에는 우리 대학의 새로운 랜드마크인 학술문화관 개관식이 열린다. 융합과 창조의 교육 연구 환경을 확충하고 학생들의 창의력을 극대화시킬 목적으로 신축된 공간이다.
20일(화)에는 KAIST 비전 2031 선포식이 개최된다.‘글로벌 가치창출, 선도대학’이라는 그랜드 비전 아래 ‘교육, 연구, 기술사업화, 국제화, 미래전략’등 5개 분야 혁신 방안에 대한 구체적인 계획이 발표된다.
같은 날 열리는 KAIST 총장자문위원회(President's Advisory Council, PAC)에서는 학교의 현안 및 계획을 바탕으로 향후 발전 방향에 관해 국내외 최고 전문가들의 자문 및 논의가 이뤄질 예정이다.
21일(수)에는 수학 분야 세계적 석학들의 강연이 열린다. 94년 필즈상 수상자 에핌 젤마노프(Efim Zelmanov, UC San Diego/KIAS 석좌교수)와 96년 오즈월드 베블런 기하학상(Oswald Veblen Prize in Geometry) 수상자 티엔 강(Gang Tian, 베이징 대학 부총장)이 연사로 나선다.
명상 과학연구소 개소식도 진행된다. 지난해 8월부터 설립을 추진해왔으며 뇌과학, 의과학 등은 물론 전기및전자공학부와 전산학부, 인문사회과학부 등 교내 타 학과들과의 융합연구를 진행할 계획이다.
22일(목)에는 글로벌 리더스 포럼(Global Leader's Forum)이 개최된다. 1985년 노벨 물리학상 수상자인 클라우스 폰 클리칭(Klaus von Klitzing, 막스 플랑크 고체연구소 교수)과 2002년 노벨 화학상 수상자인 쿠르트 뷔트리히(Kurt Wűthrich, 스위스 연방공과대학교 교수)가 교수 및 학생들과 토론을 벌일 예정이다.
행사 마지막 날인 23일(금)에는 전국 중고생을 대상으로 하는 KAIST 크리에이티브 팀 코딩 챌린지(KAIST Creative Team Coding Challenge)가 열린다. 사전에 주어진 코딩 과제를 제출해 1차 심사에 통과한 팀에게 출전권이 주어진다. 대회 당일 직접 코딩한 결과물을 시연하고 발표하는 2차 심사를 거쳐 최종 우승팀이 결정된다.
또한, 레이싱 드론으로 장애물 코스를 비행해 실력을 겨루는 드론 레이싱 대회, 온라인 시뮬레이션 환경에서 스스로 기술을 학습한 인공지능 선수들이 축구 경기를 벌이는 AI 월드컵 대회, 학교의 과거, 현재, 미래를 퀴즈로 풀어보는 ‘KAIST 골든벨을 울려라’도 개최된다.
이 밖에도, 공과대학의 실험실을 대중에게 개방하는 오픈 KAIST 행사, 푸드 트럭, 버스킹 공연, 플리 마켓, 음악회, 백남준 미디어 아트 기획전 등 다채로운 즐길 거리도 제공될 계획이다.
신성철 총장은 “비전 2031은 설립 60주년을 맞는 2031년까지 세계 10위권 선도대학으로의 도약을 이루기 위한 중장기 플랜이자 전략”이라며 “학교의 역사와 미래 지향점을 소개하는 자리가 국민과 화합하는 축제의 장으로 거듭나길 기대한다”고 말했다.
2018.03.15
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KAIST 새 비전, '글로벌 가치창출, 선도대학'으로 결정
〈 비전 2031 선포식 기자간담회에서 발언하는 신성철 총장(한국프레스센터) 〉
우리 대학이 ‘글로벌 가치창출, 선도대학’을 그랜드 비전으로 확정하고 13일 발표했다.
KAIST가 마련한 새 비전은 과학기술분야 혁신으로 경제·문화 등 인류사회 전반에 큰 변화를 가져올 것으로 예상되는 4차 산업혁명 시대를 맞아 세계 10위권 선도대학(World-Leading University)으로의 진입을 위한 실제적인 전략이자 플랜이다.
KAIST는 새로운 비전을 발판삼아 제2 도약을 통해 우리 국민들의 자긍심을 높이고 우리나라가 선진국으로 진입하는데 초석이 되겠다는 모든 구성원들의 의지와 염원을 담은 ‘KAIST 비전 2031’을 이날 대내외에 처음으로 공개했다.
KAIST가 발표한 새 비전은 끊임없는 도전과 지속적인 혁신성장을 주요골자로 삼고 있다. 이를 통해 궁극적으로는 인류의 행복과 번영에 기여하는 세계 선도대학으로 제2 도약을 이루겠다는 취지다.
신성철 총장은 13일 오전 기자간담회를 갖고 1971년 개교 이후 지난 47년간 거둔 성과를 기반으로 60주년을 맞는 오는 2031년까지 글로벌 가치를 창출하는 선도대학으로 도약하겠다는 내용의 ‘KAIST 비전 2031’을 설명했다.
그는 비전달성을 위해 KAIST의 새로운 시대정신으로 ‘3C(창의 Creativity·도전 Challenge·배려 Caring) 정신’을 제시하는 한편 ‘교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략’등 5개 분야의 혁신방안에 대한 구체적인 액션플랜도 함께 발표했다.
신 총장은 이날 KAIST 설립의 근간이 된 터먼보고서의 마지막 장인 ‘미래의 꿈’을 인용하면서 간담회를 시작했다. 터먼보고서에는 “오는 2000년대에는 KAIST가 국제적 명성의 훌륭한 과학기술대학으로 성장하여 대한민국 교육의 새로운 시대를 여는 선봉장이 될 것이다”라는 내용이 적혀있다고 신 총장은 소개했다.
약 50년 전 터먼보고서의 예상대로 KAIST는 올 3월 현재 1만2천375명의 박사를 포함해 모두 6만1천125명의 졸업생을 배출했다. 졸업생 대부분은 국내·외 대학과 기업·연구소·정부 및 공공기관 등 다양한 분야에 진출해 산업화 시대 우리나라 경제의 초고속 성장을 주도해왔다.
특히 국내 과학기술계 리더급 인력의 23%가 KAIST 출신이다. 과학기술계 리더급 인사 4명중 1명이 KAIST 출신인 셈이다.
KAIST는 창업의 산실이자 벤처 사관학교로도 유명하다. 작년 말 기준 KAIST 동문창업 기업 수는 총 1천456개로 3만2천여 명의 고용창출 효과와 함께 연간 13조 6,000여억 원의 매출액을 기록하고 있다.
반면 작년까지 46년간 정부가 KAIST에 지원한 출연금은 2조9,000여억 원 수준이다. 이를 감안할 경우 투자대비 높은 수익률을 보이고 있기 때문에 전문가들은 정부의 KAIST에 대한 투자를 가장 성공한 프로젝트 중 하나로 꼽고 있다.
KAIST는 이밖에 세계적인 대학평가 기관인 영국 QS의 2017 세계대학 평가에서 41위, 2017년 개교 50년 미만 세계대학 평가에서는 각각 3위를 차지했다. 특히, 톰슨 로이터가 선정한 세계에서 가장 혁신적인 대학평가에서는 2016년과 2017년, 2년 연속 세계 6위에 올랐다.
신 총장은 “지난 50년간 KAIST는 지속적인 성장을 통해 세계적인 대학(World-Class University) 수준의 반열에 올랐지만, 실패와 난관도 많았다”며“진정한 혁신은 실패를 감추는 게 아니라 소중한 학습의 기회로 승화시킬 때 이뤄지는 것”이라고 강조했다.
그는 또 “논문 수 등 과거에 지향해 온 양적 성장보다는 미래 인류사회에 필요한 난제해결과 요소기술 변화중심의 연구에 중점을 두는 질적 성장을 위한 전략의 재정립과 비전을 통해 새로운 KAIST로 거듭날 수 있는 성장방안 수립이 필요했다”고 말했다.
신 총장은 이어 “취임 직후인 작년 4월부터 약 1년 간 교직원·학생·동문부터 외부 전문가·외국인 교수 등 각계 인사 약 140명이 참여한 KAIST 비전 2031 위원회를 총장직속으로 가동해왔다”고 밝혔다.
그는 “치열하게 토론하며 수립한 혁신전략을 구성원과 국민이 공감할 수 있도록 공청회 등 소통의 장을 마련해 오랫동안 숙의하는 과정을 거쳐 최근에야 확정했다”며 KAIST 비전 2031을 만든 배경과 과정에 관해 설명했다.
KAIST가 이날 발표한 그랜드 비전은 교육·연구·기술사업화·국제화·미래전략 등 5대 혁신 분야로 나눠 각 분야별로 5년씩 총 3단계(1단계: ~2021년, 2단계: ~2026년, 3단계: ~2031년)로 설계된 구체적인 액션방안을 담고 있다.
우선 ❶ 교육혁신은 과학기술의 사회적 가치를 높이는 창의리더 양성을 목표로 ▲창의적 잠재력을 갖춘 인재선발 ▲교육과정 및 교육체제 혁신 ▲교육방식 혁신을 주요 추진전략으로 정했다.
창의적 인재선발을 위해서는 다양한 배경을 지닌 학생을 선발하고 학생선발 방법의 개선을 통해 고교교육의 정상화를 지원할 방침이다. 작년 말 기준 각각 16%와 22%를 차지하는 일반고 및 여학생 비율을 오는 2031년까지 각 단계마다 5%씩 확대한다.
외국인 학생 선발도 전체 신입생 수 대비 8.4%인 70여 명 수준에서 2021년 15%, 오는 2031년까지 30% 수준으로 각각 확대할 계획이다.
2019년 3월부터 시행 예정인 융합기초학부 설치를 시작으로 학사과정의 기초과정을 한층 강화하고 유연한 자유학기 및 자유학점 제도 또한 단계적으로 도입·시행한다.
4차 산업혁명에 대비한 직장인의 역량강화를 목적으로 인공지능(AI)·빅데이터 분석 등과 같은 최신 디지털기술을 수강할 수 있도록 기업 인력의 재교육(Upskilling, Reskilling) 프로그램 활성화를 위한 가상 캠퍼스(Virtual Campus)를 대폭 확대·운영한다.
이와 함께 온·오프라인 병행 학습자 중심의 토론식 학습인 ‘에듀케이션(Education) 4.0 ’교과목도 작년 말 기준 581개에서 2026년 900개, 2031년까지는 전체 교과목의 50% 수준인 1,500개로 각각 확대된다. 이밖에 KAIST 무료 온라인 강좌(KOOC) 교과목 수는 작년 12개에서 2026년까지 100개, 2031년까지는 300개로 늘어난다.
인류와 국가의 난제해결 연구를 목표로 삼은 ❷연구혁신을 위해서는 ▲지속가능한 연구혁신 ▲창의적·도전적 연구지원 혁신 ▲글로벌 선도 융·복합 연구그룹 육성을 3대 혁신전략으로 삼아 근원적이고도 지속적인 경쟁력을 확보해나갈 방침이다.
지속가능한 연구혁신을 위해서는 연구원과 연구교수 제도를 혁신하고 초세대 협업연구실 제도를 도입, 운영하기로 했다. 초세대 협업연구실이란 시니어와 주니어 교수 간에 세대를 뛰어넘어 상보적·연속적인 협력을 통해 학문의 대를 잇게 함으로써 학문의 유산을 계승·발전시켜 나가는 제도다. 신 총장이 작년 KAIST 총장에 취임하면서 국내 최초로 도입했다.
KAIST는 이 같은 초세대 협업연구실을 오는 2021년까지 30개 이상 지정, 지원하고 3단계인 2031년까지 이를 60개 이상으로 확대키로 했다. 융합연구와 융합연구가 결합하는 초학제간 융합연구소는 오는 2021년 3개에서 2031년까지 10개로 늘리는 등 4차 산업혁명 연구 활성화에도 적극 나설 방침이다.
이밖에 우수 연구 인력의 비중을 늘리기 위해 오는 2021년까지 전임직 교원의 10%, 2026년까지 20% 수준으로 채용을 확대하고 2031년까지 단계적으로 외국인 교원 수를 한국인 교원 수의 30% 이상 수준으로 증원할 계획이다.
융복합 연구그룹 육성을 위해서는 2021년까지 미래지향적인 플래그십(Flagship) 연구그룹을 5개 선정해 전체 교수의 15%가 참여토록 적극 권장할 방침이다.
KAIST는 이 플래그십 연구그룹을 2단계인 2026년까지 8개로 늘려갈 예정이다. 각 연구그룹별로 글로벌 연구기관들과의 협력연구 과제를 2개 이상 추진하도록 지원하고 전체 전임직 교수의 25% 참여를 목표치로 잡았다.
KAIST는 이를 위해 인간·환경·인공지능을 통합하는 고차원 하이퍼커넥션 포토닉스 등 4차 산업혁명 관련 핵심기술 연구 분야에서 6개, 기능성 뇌신경망 발달 및 조절연구 등 바이오·메디컬·의과학·헬스케어 연구 분야에서 2개, 에너지·환경 연구 분야와 국방과학기술 연구 분야에서 각각 1개씩 모두 10개의 융·복합 플래그십 연구 분야를 선정했다.
❸기술사업화 혁신목표는 가치창출 기업가형 대학이다. KAIST는 이를 위해 ▲기업가 정신교육 설계 및 확산 ▲창업지원 기반조성 ▲지식재산 창출 및 관리 프로세스 전문화 ▲기술출자 확대 및 산학협력 클러스터 구축을 혁신전략으로 정했다.
주요 세부내용으로는 2021년까지 학부생을 대상으로 기업가정신 교과목을 50%까지, 그리고 2026년과 2031년까지는 각각 75%와 100% 필수 수강케 하고 창업프로그램은 현행 학사에서 석·박사 과정까지로 확대한다.
대학 내 지적재산을 관리하고 보유기술을 발굴하는 역량강화에도 적극 나선다. 이를 위해 민간 기업 등으로의 기술이전 업무를 전담하는 TLO 조직에 대한 기능조정과 전문성을 보강하는 한편 자율성 확대를 통해 장기적으로 2031년까지는 이를 완전 독립조직으로 분리할 계획이다.
이와 함께 문지캠퍼스에 벤처기업을 적극 유치하고 기술출자기업 설립을 위한 기반조성과 함께 각종 제도를 손질하거나 도입한다.
기술사업화의 빠른 진행을 위해 이스라엘 요즈마 펀드와 같은 국내외 창투사로부터 기술출자를 받을 수 있도록 업무협력을 강화하는 등 기술출자 확대는 물론 KAIST 캠퍼스에 산학협력 클러스터 구축을 적극 추진할 방침이다.
KAIST의 국제적 역량을 배양하고 위상 증진을 목적으로 ❹국제화 혁신을 위한 전략은 ▲글로벌 캠퍼스 ▲해외 국제캠퍼스▲KAIST 주도의 국제연구 ▲KAIST 발전 모델 제3세계 확산 등 모두 4개로 정했다.
우선 KAIST 대전 본원과 서울 캠퍼스 등을 언어와 문화장벽이 없는 외국인 친화적인 글로벌 캠퍼스로 조성하는 한편 글로벌 우수교수와 학생·연구원유치에도 적극 나설 계획이다. 국제화를 위한 교두보 마련을 위해 해외 캠퍼스 설립도 적극 추진키로 했는데 늦어도 2031년까지는 최소 1개 이상의 해외 캠퍼스를 설치, 운영한다.
KAIST의 위상 제고를 위해서 최첨단 분야의 국제 공동컨소시엄에 참여를 확대하고 해외대학 및 기업들의 연구소 브랜치 유치를 위한 활동에도 적극 나설 방침이다.
특히, KAIST 발전 모델을 제3세계에 확산시키기 위해 케냐 등 개발도상국을 대상으로 연구봉사단을 파견해 장비 지원과 함께 적정기술을 보급하는 한편 과학기술대학원 설립과 교육을 지원할 방침이다.
이밖에 2026년까지 ASEAN-KAIST R&D Center를, 그리고 2031년까지 KAIST Spirit & Mind 재단 설립을 각각 추진할 계획이다.
신 총장은 “비전 2031은 설립 60주년을 맞는 2031년까지 세계 10위권 선도대학으로의 도약을 이루기 위한 중장기 플랜이자 전략”이라고 말했다.
아울러 신 총장은 “개교 100주년을 맞는 2071년까지 내다보는 비전까지 정하긴 어렵지만 KAIST의 설립목적을 되새기면서 급격한 사회변화에 따른 시대적인 사명과 책임, 시대정신을 새롭게 정하고, 이를 확산·전파하는 과정을 통해 향후 50년 후 미래 KAIST의 목표달성을 위한 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다”고 덧붙였다.
마지막으로 그는 모든 KAIST 구성원들이 뉴 비전에 대한 확신과 함께 자신감을 가지고 추진하자는 뜻에서 KAIST 비전 2031 보고서(일명 제2 터먼보고서)에 “2031년 KAIST는 교육·연구·기술사업화 혁신을 통해 4차 산업혁명의 선봉장이 될 것이다. 더욱이 국민들의 자긍심을 고양하고 대한민국을 선진국으로 발전시키는 초석이 될 것이다”라는 내용을 담았다고 소개하면서 설명회를 마무리했다.
2018.03.13
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육군-KAIST, 합의각서 체결 및 육군4.0 특별연수과정 개최
〈 신 성 철 총장, 김 용 우 육군 참모총장 〉
우리 대학과 육군이 산, 학, 연의 연구개발 역량을 공유하고 전력 증강에 기여할 수 있는 ‘육군 4.0 특별 연수과정’ 교육과정을 개설하고 육군-KAIST 간 합의각서(MOA)를 체결했다.
이번 교육과 합의각서 체결을 통해 4차 산업혁명을 선도하는 KAIST와 육군의 긴밀한 협력으로 선진화된 전투발전 시스템 구축의 계기가 될 것으로 기대된다.
우리 대학은 신성철 총장과 김용우 육군참모총장 참석 하에 7일 오후 2시에 육군-KAIST 간 합의각서를 체결했다. 협약을 통해 양 기관은 육군연구소 설치 및 운영, 교육과정 개설, 학-군 간 협력 방안 등을 논의 및 추진한다.
3월 5일부터 9일까지 퓨전홀에서 진행되는 육군 4.0 특별 연수과정은 육군본부, 교육사령부, 군수사령부 등의 육군 간부 150여 명이 참가하는 교육과정이다.
4차 산업혁명을 통해 현대전에서 발생할 수 있는 상황과 접할 수 있는 최첨단 장비들을 교육해 군 전투력 증진에 기여할 것으로 보인다.
▲1일차는 ‘4차 산업혁명 핵심기술과 국방혁신’, ‘인공지능과 딥러닝 이해’ ▲2일차는 ‘빅데이터의 활용가능성’, ‘사이버 정보전쟁’ ▲3일차는 ‘드론 및 무인항공기 기술과 발전방향’, ‘군집드론 통신 및 플랫폼’ ▲4일차는 ‘자율주행기술의 발전방향’, ‘뇌공학의 이해’ ▲5일차(3.9,금)는 ‘4차 산업혁명과 뇌과학 응용기술의 미래’순으로 진행된다.
김수현 안보융합연구원장은 “이번 협약과 육군 4.0 특별 연수과정을 통해 우리 대학과 육군은 지능화·무인화·자동화 등 4차 산업혁명의 핵심기술을 미래 전장에 활용하기 위한 다양한 교류, 협력 프로그램을 함께 기획하고 운영할 계획이며, 우리 군의 전투발전 역량을 증진시킬 좋은 기회가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
2018.03.07
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성형진 교수, 미세유체 칩 내 액적 부피 제어 기술 개발
우리 대학 기계공학과 성형진 교수 연구팀(유동제어연구실)이 고주파수의 음향방사현상을 이용해 미세유체 칩 내 액적의 부피를 정교하게 제어하는 기술을 개발했다.
초소형 미세유체 칩 내에서 극미량의 유체 샘플을 이용해 복잡한 반응 및 실험을 수행하기 위해서는 정교한 미세유체역학기술이 요구된다. 특히 서로 섞이지 않는 두 유체로 구성된 미세액적을 기반으로 하는 액적 기반 미세유체역학 분야에서 액적의 부피를 정교하게 제어하기 위한 액적 분할 기술의 개발을 위해 많은 노력이 있었다.
하지만 지금까지 개발된 미세액적 분할 기술은 정교한 액적 부피 제어가 어렵고 복잡한 시스템이 요구되며 제한된 유체 샘플에만 적용 가능하고 병렬 조작이 어려운 한계를 지니고 있었다.
이번 연구에서 연구팀은 고주파수 음파를 이용해 미세유체 칩 내 움직이는 미세액적에 국소적으로 음향 방사력을 인가해 원하는 크기로 액적을 분할할 수 있음을 보였다.
개발된 음향방사현상 기반 액적 분할 기술은 액적 내 샘플에 물리적 손상을 가하지 않으면서도 비접촉식으로 표지 없이 액적을 정교하게 분할할 수 있다는 점에서 기존 기술 보다 진일보한 기술이라는 평가를 받았다.
아울러 기존의 액적 분할 기술들이 외력과 액적 이동 방향이 수직을 이루는 직교 배열을 차용하고 있는 것과 달리 두 방향이 나란한 평행 배열을 채택하여 병렬 조작이 가능하다.
또한 기존 기술과 달리 미세유체 칩과 외력 생성을 위한 기판의 비가역적 결합이 필요하지 않아 미세유체 칩을 손쉽게 교체할 수 있다는 특징을 지녀 기존 기술보다 상용화 유리한 기술이다.
박진수 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 연구는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 발간하는 미세유체역학 및 마이크로타스(microTAS) 분야의 국제학술지 랩온어칩(Lab on a Chip)지 2018년 3호의 표지논문으로 선정됐다.
박진수 박사과정은 “본 연구에서 개발된 기술을 통해 미세액적에 국소적으로 음향방사력을 가해 미세유체칩 내 움직이는 미세액적을 원하는 크기로 정교하게 분할할 수 있다”고 말했다.
성형진 교수는 “본 연구에서 개발된 기술이 액적 기반 미세유체역학을 활용한 제약, 생화학, 물질합성, 의학, 생명공학 연구 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구는 KAIST-KUSTAR, 한국연구재단의 창의연구지원사업과 글로벌박사펠로우십, 극지연구소의 지원으로 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 랩온어칩 표지논문
2018.03.02
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유회준 교수, 딥러닝용 AI 반도체 개발
우리대학 전기및전자공학부 유회준 교수 연구팀이 스타트업 '유엑스 팩토리'와 함께 가변 인공신경망 기술을 적용해 딥러닝을 효율적으로 처리하는 AI 반도체를 개발했다. 딥러닝이란 컴퓨터가 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있도록 인공신경망을 기반으로 구축한 '기계 학습' 기술이다.
유 교수 연구팀이 개발한 새로운 칩은 반도체 안에서 인공신경망의 무게 정밀도를 조절함으로써 에너지 효율과 정확도를 조절한다. 1비트부터 16비트까지 소프트웨어로 간편하게 조절하면서 상황에 맞춰 최적화된 동작을 얻어낸다. 하나의 칩이지만 '콘볼루션 신경망'(CNN)과 '재귀 신경망'(RNN)을 동시에 처리할 수 있다. CNN은 이미지를 분류나 탐지하는 데 쓰이며, RNN은 주로 시간의 흐름에 따라 변화하는 영상과 음성 등 데이터 학습에 적합하다. 또 통합 신경망 프로세서(UNPU)를 통해 인식 대상에 따라 에너지효율과 정확도를 다르게 설정하는 것도 가능하다.
모바일에서 AI 기술을 구현하려면 고속 연산을 '저전력'으로 처리해야 한다. 그렇지 않으면 한꺼번에 많은 정보를 처리하면서 발생하는 발열로 인해 배터리 폭발 등의 사고가 일어날 수 있기 때문이다. 연구팀에 따르면 이번 칩은 세계 최고 수준 모바일용 AI 칩 대비 CNN과 RNN 연산 성능이 각각 1.15배, 13.8배이 달한다. 에너지효율도 40% 높은 것으로 나타났다.
스마트폰 카메라를 통해 사람의 얼굴 표정을 인식해 행복, 슬픔, 놀람, 공포, 무표정 등 7가지의 감정을 자동으로 인식하는 감정인식 시스템도 개발됐다. 이 시스템은 감정 상태를 스마트폰 상에 실시간으로 표시한다. 유 교수 연구팀의 이번 연구는 지난 13일 미국 샌프란시스코에서 열린 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표됐다.
유회준 교수는 "기술 상용화에는 1년 정도 더 걸릴 전망"이라며 " 모바일에서 AI를 구현하기 위해 저전력으로 가속하는 반도체를 개발했으며, 향후 물체인식, 감정인식, 동작인식, 자동 번역 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다"고 설명했다.
2018.02.26
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권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장, 명예박사 학위 수여받아
우리대학은 지난 2월 23일(금) 대전 본원 류근철 스포츠컴플렉스에서 열린 ‘2018년 KAIST 학위수여식’에서 과학기술 발전에 기여한 공로를 인정해 권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장에게 ‘명예경영학박사’학위를 수여했다. 권 회장은 동문으로서는 사상 처음으로 모교로부터 명예박사 학위를 수여받은 인물로 기록을 남기는 영예를 차지했다.
권 회장은 서울대학교를 졸업하고 우리대학에서 전기전자공학 석사학위를, 美 스탠퍼드 대학에서 박사학위를 각각 취득했다. 1985년 美 삼성반도체연구소 연구원을 시작으로 삼성에 입사해 삼성전자 반도체부문 부회장과 2012년 삼성전자 대표이사 부회장을 거쳐 올 2월 현재 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장으로 재직 중이다.
권 회장은 삼성에서 33년간 재임하면서 삼성전자의 반도체 신화를 최전선에서 이끌고 있다. 삼성의 반도체 사업이 종합반도체 세계 1위를 달성하고 삼성전자가 글로벌 초일류 기업의 반열에 오르는데 구심점 역할을 담당, 샐러리맨에서 출발해 최고경영자 자리까지 오른‘샐러리맨의 신화’를 이룬 인물로 꼽히고 있다.
특히 반도체 기술이 일본에 비해 크게 뒤쳐져 있던 1988년 삼성반도체통신으로 자리를 옮겨 4M D램 개발에 직접 참여했고 1992년에는 세계 최초 64M D램 개발을 주도해 독자적 반도체 설계, 공정 등 자체기술로 우수 특허를 다수 확보했다.
이밖에 시스템반도체 분야에서의 경쟁력 확보 및 사업의 일류화, 대기업과 중소기업 간의 상생협력 사업 추진을 통한 동반성장 기틀을 마련하는 한편 대학과 기업의 산학협력을 활성화 하는 등 산업 전반의 발전에 크게 기여했다. 권 회장은 기업가로서의 이러한 공로를 인정받아 2009년에 국가품질경영대회 ‘금탑산업훈장’을, 2014년에는 ‘한국의 경영자상’과 ‘대한민국 최고과학기술인상’을 받는 등 다수의 상을 수상했다
2018.02.26
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2018년 학위수여식 23일 개최
<전기및전자공학부 박사 과정 졸업생 오태현씨>
우리대학은 2월 23일(금) 오후 2시부터 류근철 스포츠컴플렉스에서 ‘2018년 KAIST 학위수여식’을 가졌다. 올 학위수여식에서는 박사 644명, 석사 1천352명, 학사 740명 등 모두 2천736명이 학위를 받았다. 이로써 우리대학은 1971년 설립 이래 박사 1만2천375명을 포함해 석사 3만1천528명, 학사 1만7천222명 등 총 6만1천125명의 고급 과학기술 인력을 배출했다.
유영민 과학기술정보통신부 장관을 비롯해 김경진 민주평화당 의원, 이장무 KAIST 이사장, 이수영 발전재단 이사장 등 교내외 인사와 학부모 등 5천여 명이 참석해 졸업생들을 축하했다.
학사과정 수석 졸업의 영광은 수리과학과 박성혁씨가 차지해 과학기술정보통신부 장관상을 받았다. 이밖에 이사장상은 전산학부 김형석씨가, 총장상은 화학과 정회민씨, 동문회장상과 발전재단이사장상은 각각 생명과학과 김기송씨와 산업및시스템공학과 이승훈씨가 받았다.
이날 열린 학위수여식에서는 자동차 정비소에서 일한 경력이 있는 검정고시 출신 박사 졸업생이 있는가 하면 전공은 다르지만 쌍둥이 형제가 나란히 석사학위를 받고 또 박사 누나와 석사 동생이 배출되는 등 다양한 사연을 지닌 졸업생들이 있어 많은 화제를 모았다.
“주어진 환경에 대한 원망이 많았어요. 하지만 불평하고 멈춰서는 대신 그 환경을 정복하고 이겨내는 쪽을 선택했습니다. 극복해낼 수 있는 한계를 넓혀서 자신의 영역을 확장해가는 잡초정신이라고 할까요?” 고등학교 자퇴 후 자동차 정비공으로 일한 경력을 지닌 전기및전자공학부(지도교수 권인소) 오태현(31세) 박사과정 졸업생의 말이다.
IMF 외환위기를 겪던 시기에 중학생이었던 오 씨는 실직 후 아르바이트를 하며 생활비를 충당하는 홀어머니의 부담을 덜어드리려고 빠른 취업이 보장되는 전산계통 특성화 고등학교에 진학했다. 그러나 가족을 떠나 타지에서 시작한 학교생활에 적응하지 못했고 그런 자신에 대한 자괴감과 원망이 극도의 스트레스로 작용해 입학 후 1년여 만에 자퇴를 선택했다. 이후 생계에 보탬이 되려고 정비소에 취직했지만, 당시 마주했던 것은 자퇴생을 ‘문제의 소지가 있는 사람’으로 바라보는 사회적 시선이었다.
“너도 공부 안 하면 나중에 커서 저렇게 된다”는 말로 자녀를 훈육하는 손님을 만나는 등 여러 번 상처를 받은 오 박사는 다시 공부를 시작해 수능 시험을 치렀으나 500점 만점에 200점이 안 되는 점수를 받고 대학 입시에 떨어졌다. 이전의 실패를 답습하지 않겠다는 각오로 다시 1년을 노력해 서울 소재 4년제 대학(광운대)에 진학했다.
군 장학생 제도를 통해 등록금을 충당하고 졸업 후 안정된 직장을 가질 계획으로 입학했지만, 공부할수록 재미를 느끼며 평점 4.5만점에 4.43의 최우수 성적으로 졸업했다. 2010년 우리대학 석사과정에 입학한 오 박사는 7년간의 석·박사 과정 동안 교내 연구실적 평가 최우수상, 삼성 휴먼테크 논문대상 금상 등을 다수 수상했다. 2015년에는‘마이크로소프트 아시아 연구소 펠로우십(Microsoft Research Asia Fellowship, 마이크로소프트가 아시아 지역의 우수한 박사과정 학생을 대상으로 선발하는 장학생)’에 국내에서 유일하게 선발되기도 했다.
컴퓨터비전(카메라, 스캐너 등의 시각(vision) 매체를 통해 입력한 영상을 컴퓨터가 인지하고 분석하는 인공지능의 한 분야)분야를 전공하는 그는 현재 MIT에서 박사후연구원(포닥, Post-Doc)으로 위촉돼 연구를 이어가고 있다. 미국에서 연구와 IT 산업의 경험을 두루 쌓고 싶다는 오 박사의 최종적인 목표는 대학 강단에 서는 것이다.
“돌아보면 제 인생에는 멘토나 조언자가 많지 않았다”며 “부단히 발전하고 성장한 후에 누군가의 인생에 직접적이고 긍정적인 영향을 미치는 사람이 되고 싶다”는 포부를 밝혔다. 또한, “그동안 겪어온 다양한 경험과 감정들, 심지어 부정적인 영향을 주었던 사람들까지도 제 삶을 전진시키는 추진력이 되어줬다”며 “늘 무한한 지원과 믿음을 보내준 어머니, KAIST 입학이라는 인생의 큰 전환점을 만들어주신 지도 교수님과 여러 분의 공동지도 교수님, 함께 연구했던 동료들 그리고 부정적인 영향을 주셨던 분들에게도 감사 인사를 전하고 싶다”고 오 박사는 졸업 소감을 말했다.
기계공학과 생명화학공학을 전공한 쌍둥이 형제도 나란히 석사학위를 받았다. 형 박광석 씨(25세·기계공학과, 지도교수 성형진)는 “석사과정에서 연구한 미세유체시스템의 활용은 동생의 전공 분야에서도 다루는 주제여서 서로 많은 조언과 도움을 주고받았다”고 말했다.동생인 박정석 씨(25세·생명화학공학과, 지도교수 이재우)도 “비록 서로 다른 전공을 선택했지만, 요즘은 융합의 시대이기 때문에 각자의 분야에 대한 지식을 공유하며 같이 발전할 수 있었다”면서 서로의 졸업을 축하했다.
김민주씨(29세·문화기술대학원, 지도교수 노준용)와 김영일씨(26세·우주탐사공학학제전공, 지도교수 권세진)는 박사 누나와 석사 동생으로 이번에 나란히 졸업했다. 김민주씨는 “첨단기술을 활용하여 콘텐츠를 표현·제작하는 플랫폼을 개발해 우리나라의 문화콘텐츠 산업발전에 기여하고 싶다”고 포부를 밝혔다. 김영일씨는 “KAIST에서 배운 지식은 물론 이곳에서 경험했던 모든 순간들이 앞으로의 저를 만들어갈 밑거름이 될 것 같다”며 졸업소감을 전했다.
한편 이날 학위수여식에서는 권오현 삼성전자 대표이사 회장 겸 삼성종합기술원 회장이 명예경영학박사 학위를 받았다. 권 회장은 KAIST 전기전자공학부 석사 3회 졸업생인데 동문 최초로 모교에서 명예박사 학위를 받았다.
신성철 총장은 학위수여식에서 축사를 통해“글로벌 쉐이퍼(Global Shaper)로서 세상을 바꾸고, 글로벌 이노베이터(Global Innovator)로서 세상을 혁신하고, 글로벌 무버(Global Mover)로서 세상을 움직여주길 바란다”고 당부했다. 신 총장은 이어“인류 사회에 여러분 한명 한명의 이름을 남기고 눈부신 업적과 교훈을 남기길 바란다. 이것은 KAIST 졸업생으로서 여러분에게 부여된 역사적 책무다”라고 격려했다.
2018.02.23
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방효충 교수 연구팀, 제1회 큐브위성 경연대회 최우수상 수상
우리 대학 항공우주공학과 방효충 교수 연구팀이 제1회 큐브위성 경연대회 시상식에서 과학기술정보통신부 장관상(최우수상)을 수상했다.
연구팀은 국내에서 개최된 2012년 큐브위성 경연대회에 참가해 최종 선발됐다. 이후 초소형위성인 큐브샛 LINK(Little Intelligent Nanosatellite of KAIST)를 개발하고 2017년 4월 발사한 후 임무를 수행하는 과정까지 완료했다.
LINK는 벨기에 Von Karman Institute에서 주관하는 QB50 프로젝트의 일환으로 개발됐다. QB50 프로젝트는 큰 대기항력 때문에 관측이 덜 이루어진 저고도 지구 대기를 개발비용이 저렴한 큐브샛을 다수 발사해 관측하는 국제 공동 프로젝트로 전 세계 23개 이상의 국가가 참여했다.
큐브샛 LINK는 2 unit(20x10x10cm3) 크기로 무게가 약 2kg이며 지구관측을 위해 이온-중성자 질량 분광기 및 랑뮈어 탐침을 탑재했다. 랑뮈어 탐침은 우리 대학 물리학과 민경욱 교수 연구팀에서 개발했다.
2018.02.22
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KAIST-한화시스템, 국방 인공지능 융합연구센터 개소
우리 대학과 한화시스템이 20일 낮 12시 대전 본원에서 신성철 총장, 한화 장시권 대표이사 참석 하에 국방인공지능 융합연구센터(센터장 : 김정호 교수) 개소식을 가졌다.
이번 개소식을 통해 우리 대학과 방산전자 기업인 한화시스템이 힘을 합쳐 4차 산업혁명에서 핵심 기술로 떠오르는 인공지능(AI)기술과 국방을 접목하는 계기가 될 것으로 기대된다.
우리 대학과 한화시스템은 센터의 공동 운영을 통해 ▲국방 인공지능 융합과제 발굴, 연구 및 기술자문 ▲연구 인력 상호교류 및 교육 등을 통한 협력체계를 구축할 예정이다.
현재 국방 분야는 네트워크 중심의 미래 전장에 효과적으로 대응하기 위해 4차 산업혁명 기술의 활용 방안을 활발히 모색 중이다. 특히 미국 등의 선진국은 인공지능 기술을 적용한 신 무기체계를 개발하고 있다.
국방 인공지능 융합연구센터는 ▲인공지능 기반 지휘결심지원체계 ▲대형급 무인 잠수정 복합항법 알고리즘 ▲인공지능 기반 지능형 항공기 훈련시스템 ▲인공지능 기반 지능형 물체추적 및 인식기술 개발 등 4개 과제를 우선적으로 선정했고, 산학협동연구개발 방식을 통해 인공지능 기술의 국방 융합 연구를 진행할 예정이다.
신성철 총장은 “KAIST는 인공지능 분야 교수진이 60여 명에 이를 만큼 세계적인 인공지능 연구개발 능력을 갖추고 있다”며 “이번 연구센터 설립을 통해 한화시스템과 함께 국방 기술 발전에 기여할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
2018.02.20
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양찬호 교수, 전기적 위상 결함 제어기술 개발
〈 양 찬 호 교수, 김 광 은 박사과정 〉
우리 대학 물리학과 양찬호 교수 연구팀이 강유전체 나노구조에서 전기적인 위상 결함을 만들고 지울 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술을 통해 전기적 위상 결함 기반의 저장 매체를 개발한다면 대용량의 정보를 안정적으로 저장할 수 있을 것으로 기대된다.
이번 연구는 포스텍 최시영 교수, 포항 가속기연구소 구태영 박사, 펜실베니아 주립대학 첸(Long-Qing Chen) 교수, 캘리포니아 대학 라메쉬 교수 등과 공동으로 수행됐다. 김광은 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 1월 26일자에 게재됐다.
위상학은 물체를 변형시켰을 때 물체가 가지는 성질에 대한 연구를 하는 학문으로, 원과 삼각형은 위상학적으로 동일한 물질이라고 할 수 있다.
2016년도 노벨 물리학상 발표 기자회견에서 노벨위원회는 위상학의 개념을 구멍이 한 개 뚫린 베이글 빵, 구멍이 없는 시나몬 빵, 유리컵 등에 비유했다. 시나몬 빵과 유리컵은 다르게 보이지만 구멍이 없다는 점만 따지면 위상학적으로 같은 물질이 된다. 하지만 구멍의 개수가 다른 베이글과 시나몬 빵은 위상학적으로 다른 물질이 되는 식이다.
즉 물질에서 위상학적이라 함은 연속적인 변형으로는 그 특성을 변화시킬 수 없는 절대적인 보존량을 말한다. 이러한 위상학적 특징을 이용해 정보저장 매체를 만들면 외부의 자극으로부터 보존되며 사용자의 의도대로 쓰고 지울 수 있는 이상적인 비휘발성 메모리를 제작할 수 있다.
강유전체와 달리 강자성체(자기적 균형이 깨진 상태, 외부 자기장을 제거해도 자기장이 그대로 남아있음)의 경우는 소용돌이 형태의 위상학적 결함 구조가 이미 구현됐다.
반면 외부 전기장 없이도 스스로 분극을 갖는 강유전체는 자성체에 비해 위상학적 결함 구조를 더 작은 크기로 안정시키고 더 적은 에너지를 이용해 조절할 수 있다는 장점이 있음에도 불구하고 초보적인 연구 단계에 머물러 있었다. 실험적으로 위상학적 결함 구조를 어떻게 안정화시키며 어떠한 방식으로 조절할 것인지에 대한 연구가 부족했기 때문이다.
연구팀은 문제 해결을 위해 강유전체 나노구조에서 비균일한 변형을 줘 위상학적 결함 구조를 안정시키는 데 성공했다. 연구팀은 강유전체 나노접시(ferroelectric nanoplate) 구조를 특정 기판 위에 제작해 접시의 바닥면에는 강한 압축 변형을 주는 동시에 옆면과 윗면은 변형에서 자유로운 구조를 만들었다.
이러한 구조는 방사형으로 압축변형 완화(Compressive strain relaxation)가 일어나 격자의 변형이 오히려 강유전체의 소용돌이 구조를 안정화시키게 된다. 연구팀은 이번 연구가 고밀도, 고효율, 고안정성을 갖춘 위상학적 결함기반 강유전 메모리에 핵심적인 원리를 제시했다고 말했다.
양 교수는 “강유전체는 부도체이지만 위상학적 강유전 준입자가 국소적으로 전자 전도성을 수반할 수 있어 새로운 양자소자 연구로 확대될 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 창의연구지원사업, 선도연구센터지원사업, 글로벌프론티어사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 전기적 위상 결함 개수를 조절하여 만든 5가지의 다른 위상 구조
2018.02.08
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조용훈 교수, 금속나노구조 이용해 효율 높인 퀀텀닷 LED 개발
우리 대학 물리학과 조용훈 교수 연구팀이 금속나노 배열 구조를 이용해 퀀텀닷(Quantum Dot) 발광다이오드(LED)의 효율을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다.
이 기술을 통해 차세대 디스플레이 기술이 한 단계 발전하는 데 기여할 것으로 기대된다.
현재 사용되는 퀀텀닷 기반의 디스플레이는 청색 LED를 광원으로 사용해 녹색과 적색 퀀텀닷을 여기(勵起, 광자 에너지가 분자로 옮아가 높은 에너지상태로 방출되는 상태)해 색 변환을 하는 방식이다.
이러한 방식은 높은 가격의 퀀텀닷을 이용하기 때문에 디스플레이 소자의 단가가 높아진다. 또한 액체 상태인 퀀텀닷을 소재에 적용하기 위해 공기 중에 말리면 발광 효율이 급격히 저하된다.
연구팀은 문제 해결을 위해 금속 나노구조가 청색 LED의 빛을 받으며 발생하는 국소 표면 플라즈몬 효과를 이용해 퀀텀닷의 발광효율을 증가시켰다. 더불어 발광 휘도를 높일 수 있는 LED 구조를 이론적으로 제시하고 구현하는 데 성공했다.
이 구조는 기본 청색 LED를 여기 광원으로 이용한다. 알루미늄 금속 나노구조와 녹색 퀀텀닷을 여기해 녹색 발광 휘도를 증가시키고, 은 금속 나노구조와 적색 퀀텀닷을 여기해 적색 발광 휘도를 증가시키는 방식이다.
이는 금속 나노구조를 통해 특정 휘도를 얻기 위해 필요한 퀀텀닷의 양을 많이 줄일 수 있다는 의미이고 결과적으로 소재의 단가를 낮출 수 있다.
이번 연구는 소재의 구조를 이론적으로 모델링했기 때문에 목적에 따라 금속 나노구조를 간단하게 새로 디자인해 조절할 수 있다.
조 교수는 “향후 퀀텀닷 디스플레이에 금속 나노구조를 도입하는 기술이 적절히 도입된다면 소재에 필요한 퀀텀닷의 양을 줄이고 효율적인 색 변환을 통해 단가를 줄일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
박현철 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 나노과학 분야 국제 학술지 ‘스몰(Small)’ 12월 27일자 표지 논문에 선정되었으며, 한국연구재단의 중견연구자 지원사업과 KAIST 기후변화연구 허브사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 스몰(Small)저널의 12월 27일자 표지 논문 그림
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그림2. 금속 나노구조가 있을 경우와 없을 경우의 발광 세기 차이를 보인 스펙트럼
2018.01.15
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