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이상엽 특훈교수, 덴마크 공대 명예박사학위 수여
우리 대학 이상엽 생명화학공학과 특훈교수(연구부총장)가 지난달 29일 덴마크공과대학(Technical University of Denmark)으로부터 명예기술박사학위(Doctor Technices honoris causa)를 수여했다.
1829년 설립된 덴마크공과대학은 공학과 기술 분야에서 세계적인 명성을 인정받는 북유럽 최고의 공과대학이다. 아너스 비야클리브(Anders Bjarklev) 덴마크공과대학 총장은 "이상엽 특훈교수의 미생물세포공장을 위한 획기적인 시스템대사공학을 창시한 공로를 인정해 명예박사학위를 수여한다"고 밝혔다. 명예박사 수여식은 29일(현지시간) 프레드릭 덴마크 왕세자, 세계 각국 대사들, 덴마크공과대학의 이사진과 총장을 포함한 보직자들, 1,000여 명의 교수와 학생 등이 모인 가운데 개최된 덴마크공과대학 연례기념식에서 진행됐다. 이상엽 특훈교수는 수락 연설에서 "이번 명예박사학위 수여를 큰 영예로 생각하며, 앞으로 KAIST와 덴마크공과대학이 바이오텍을 기반으로 기후위기 대응과 녹색성장 분야에서 더욱 공고하게 협력할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
디나 페트라노빅(Dina Petranovic) 덴마크공과대학 바이오지속가능연구소 최고과학책임자는 수여식에서 방영된 비디오에서 "이상엽 교수는 미생물세포공장들을 다수 개발하여 거의 모든 물질들을 생산하는 기술들을 개발했다"고 설명하며, "이 교수 본인에게도 명예박사학위가 영예이지만 덴마크공과대학입장에서도 영광이다"라고 강조했다.
이 교수는 명예박사학위 수여를 기념해 덴마크 링비(Lyngby) 지역에 위치한 덴마크공과대학 바이오지속가능연구소에서 '천연물 생산을 위한 시스템대사공학' 강연과 코펜하겐 소재 노보노디스크재단의 바이오혁신연구소에서 '지속가능과 건강을 위한 시스템대사공학' 강연을 각각 진행했다. 한편, 덴마크공과대학에서는 1921년부터 매년 명예박사학위를 수여해왔는데, 2018년 노벨화학상 수상자인 프란시스 아놀드(Frances Arnold) 캘리포니아 공대 교수 등이 수여한 바 있으며, 우리나라에서는 이상엽 교수가 처음으로 받았다.
2022.05.04
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몸에 스티커 붙여 생체신호 측정한다
우리 대학 전기 및 전자공학과 유회준 교수, 유승협 교수 공동 연구팀이 신체 모든 부위에 손쉽게 부착이 가능한 생체신호 측정 스마트 스티커 센서를 개발했다.
연구팀의 스티커 센서는 반도체 칩과 휘어지는 유기광전소자를 결합한 초저전력 센서로 심전도, 근전도 뿐 아니라 산소 포화도도 측정 가능해 의료 및 헬스케어 분야에서 광범위하게 응용될 것으로 기대된다.
이용수 박사과정과 이현우 석사과정이 주도한 이 기술은 미국 샌프란시스코에서 열린 세계적 반도체 학술대회 ISSCC(국제고체회로설계학회)에서 3일(현지시간) 하이라이트 논문으로 발표됐다.
스마트 스티커 센서는 길이 55mm, 너비 25mm의 직사각형 페트 필름(PET Film)에 센서, 처리기, 무선송수신기 기능을 집적한 초저전력 시모스 단일칩시스템(CMOS SoC)을 부착한 형태로 하이브리드 집적기술을 활용했다.
연구팀은 적, 녹색의 유기발광다이오드(OLED)와 유기광센서(OPD)로 구성된 유기광전소자를 사용해 전력 소모를 크게 줄였다.
산소 포화도 측정에는 녹색, 적색 광원이 동시에 필요한데 녹색 파장대역에서 효율이 낮은 기존 발광다이오드와 달리, OLED는 두 색의 파장대역 모두에서 고르게 높은 양자효율을 보인다. 동시에 광손실이 적도록 인체에 밀착 가능한 유연함을 가져 적은 구동 전류로 충분한 신호를 확보했다.
연구팀은 기존 기기들이 블루투스 통신으로 데이터를 전송하는 것과 달리 전도성이 존재하는 인체를 통신매질로 이용했다. 고속 저전력 전송이 가능한 인체매질통신 기술을 실현해 무거운 외부 소자 없이 초저전력으로 데이터 통신이 가능하다.
또한 기존 기기들이 개인차나 부위에 상관없이 항상 최대의 빛을 방출하는 것에 비해 스마트 스티커 센서는 자동으로 수신부의 빛 양을 모니터링해 상황에 맞춰 빛을 조절한다.
이를 통해 주변 빛이나 동작에 따른 신호 잡음을 효과적으로 제거하는 기술도 갖췄다. 또한 유기광전소자 특성상 빛의 밝기가 시간의 흐름에 따라 서서히 감소할 수 있지만 이 스티커 센서는 일정한 빛이 나오도록 제어해 장기간 일정한 밝기를 유지할 수 있다.
스마트 스티커 센서는 총 200마이크로와트(μW) 미만의 초저전력으로 구동 가능해 기존 기기의 수~수십 밀리와트(mW)에 비해 매우 감소된 전력 소비량을 보였다. 또한 동전 배터리 포함 약 2그램의 무게로 피부에 완벽히 부착이 가능해 48시간 이상 지속적으로 생체신호를 측정할 수 있다.
유회준 교수는 “국내외 IT 기업들이 차세대 산업으로 웨어러블 헬스케어를 주목하고 관련 디바이스를 출시하고 있다”며 “시장 선점을 위해서는 초저전력 및 소형화는 물론이고 시계, 밴드 같은 액세서리 형태에서 한 단계 나아가는 변화를 보여야 할 것이다”고 말했다.
유승협 교수는 “이번 스마트 스티커 센서의 개발로 플렉서블 OLED와 유기광센서 응용에 새 가능성을 열었다”고 말했다.
연구팀은 관련 회사에 기술이전을 통해 올해 내로 상용화할 예정이라고 밝혔다.
□ 그림 설명
그림1. 스마트 스티커 센서에 쓰인 플렉서블 OLED와 유기포토센서
그림2. 반도체 칩과 유기광전 소자 결합 하이브리드 스마트 스티커 센서
그림3. 스마트 스티커 센서 씨모스 단일칩시스템(CMOS SoC)
2016.02.05
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치매 정복의 열쇠, PET-MRI 국산화 시대 열린다!
- 순수 국내기술로 PET-MRI 동시 영상 시스템 상용화기술 개발 -- KAIST, 나노종합기술원, 서강대, 서울대병원 융합연구 쾌거 -
수입에만 의존하던 최첨단 의료영상기기 분야에서 국산화에 대한 기대감이 높아지고 있다.
우리 학교 원자력및양자공학과 조규성 교수가 총괄책임을 맡고 있는 3개 대학 공동연구팀은(KAIST, 서강대, 서울대) KAIST 부설기관인 나노종합기술원(원장 이재영)과 함께 순수 국내기술로 PET-MRI 동시영상 시스템을 개발하고 이 시스템을 이용해 자원자 3명의 뇌 영상을 획득하는데 성공했다.
PET-MRI는 인체의 해부학적 영상을 보는 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 세포활동과 대사상태를 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 융합된 최첨단 의료영상기기다. 신체 내 해부학적 정보와 기능적 정보를 동시에 확인할 수 있기 때문에 종양은 물론 치매의 정밀한 조기 진단이 가능하고 신약 개발과 같은 생명과학연구에서도 필수적인 장치다.
기존의 장비는 MRI에서 발생되는 강한 자기장의 영향으로 인해 PET과 MRI 영상을 각각 찍은 후 결합하는 분리형 방식을 주로 사용해 왔다. 이 때문에 촬영시간이 길어지고 환자의 움직임으로 인한 오차가 발생해 두 기기의 영상을 동시에 측정하는 기술이 필요해 자기장내에서 동작되는 PET 개발이 절실했다.
연구팀이 국내 최초로 개발한 일체형 PET-MRI의 핵심 기술은 크게 △자기장 간섭이 없는 PET 검출기 기술 △PET-MRI 융합시스템 기술 △PET-MRI 영상 처리 기술로 나뉜다.
PET 검출기는 전체 시스템 가격의 절반을 차지할 정도로 비싸고 가장 핵심적인 요소다. 조 교수와 나노종합기술원 설우석 박사 연구팀은 강한 자기장 내에서 사용 가능한 실리콘 광증배센서(방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭) 개발에 성공했다. 개발된 센서는 반도체 공정을 최적화해 95% 이상의 높은 양산성과 10%대의 감마선 에너지 분해능을 확보해 글로벌 경쟁력을 갖췄다.
서강대 전자공학과 최용 교수는 신개념 전하신호전송방법과 영상위치판별회로를 적용한 최첨단 PET 시스템을 개발했다. 연구결과는 창의성 및 우수성을 인정받아 지난 6월 의학물리(Medical Physics)지에 표지논문으로 게재됐다.
서울대병원 핵의학과 이재성 교수는 △실리콘 광증배센서 기반 PET 영상재구성 프로그램 △MRI 영상기반 PET 영상 보정기술 △PET-MRI 영상융합 소프트웨어 개발을 맡았다.
이 밖에 KAIST 전기및전자공학과 박현욱 교수는 PET과 MRI가 동시설치 가능한 무선주파차폐(RF Shielding) 기술을 확보하고 이를 기반으로 PET과 연계해 설치 가능한 뇌전용 헤드코일을 개발했다.
이 기술들을 바탕으로 공동연구팀은 뇌전용 PET-MRI 시스템 개발에 성공, 지난 6월 3명의 PET-MRI 융합 뇌 영상을 획득했다. 이는 실리콘 광증배센서 기반의 PET과 MRI를 융합한 기기에서 세계 최초로 획득한 인체영상이라고 연구팀은 전했다.
특히, 이 시스템은 기존 전신용 MRI시스템에 뇌전용 PET 모듈 및 MRI 헤드코일이 탈부착 가능하도록 제작해 낮은 설치비용으로 PET-MRI 동시영상을 획득할 수 있는 게 큰 특징이다.
조규성 교수는 “국산 PET의 상용화 기반을 마련하고 세계적으로도 도입기인 PET-MRI 시스템 기술에서 세계 최고 기업들과 견줄 수 있게 됐다”며 “향후 수요가 급증할 것으로 예상되는 치매를 비롯한 뇌질환 진단 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것”이라고 이번 연구의 의의를 밝혔다.
산업통상자원부 산업원천기술개발사업으로 지원(7년간 총 98억원)받아 수행된 이번 연구를 통해 20여편의 특허를 출원하고 20여편의 SCI 논문을 발표했다.
그림1. 개발한 PET-MRI에서 획득한 뇌팬텀(모형) MRI, PET 및 융합 영상
그림2. 개발한 PET-MRI에서 획득한 인체(뇌) MRI, PET 및 융합 영상
그림3. 국산 PET-MRI 임상 영상 촬영 모습
그림4. MRI 내에 삽입된 Head RF 코일과 PET 검출기
그림5. 제작된 삽입형 PET 검출기 모듈
그림6. 제작된 실리콘 광증배센서(좌)와 섬광 크리스탈 블록(우)의 모습
그림7. 제작된 실리콘 광증배센서
그림8. PET 검출원리
2013.11.13
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휘어지는 대용량 반도체 원천기술 개발
- KAIST 김상욱 교수, 세계 최고의‘분자조립’기술력 활용해 휘어지는 대용량 반도체 원천기술 확보 -
우리 학교 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 원하는 형태로 분자가 스스로 배열하는 ‘분자조립’ 기술을 활용해 유연한 그래핀 기판 위에 양산중인 반도체 패턴의 최고 수준인 20nm(나노미터)급 초미세 패턴을 구현하는데 성공했다.
이번 기술 개발로 향후 유연하게 휘어지면서도 많은 양의 데이터를 저장할 수 있는 반도체를 구현할 수 있어 고성능 플렉시블 전자기기 개발에 도움이 될 것으로 학계는 기대하고 있다.
이와 함께 연성소재의 특성을 이용해 초미세 패턴을 형성하기 어려운 3차원 굴곡진 기판에서도 자유롭게 구현하는데 성공, 다양한 응용소자에 활용할 수 있는 것은 물론 화학 반응으로 물질을 섞어주기만 하면 원하는 형태로 스스로 배열해 고가의 장비가 필요하지 않아 반도체 제작비용이 훨씬 저렴해질 것으로 전망된다.
이번 연구의 핵심 기술인 ‘분자조립’이란 플라스틱, 액정, 생체분자 등과 같이 딱딱하지 않고 유연한 연성소재의 고분자를 원하는 형태로 스스로 배열하게 해 기존에 만들기 어려웠던 작은 나노구조물을 효율적으로 만드는 기술이다. 마치 물과 기름이 서로 섞이지 않는 것과 같이 서로 다른 두 고분자가 상분리되어 섞이지 않는다는 점을 이용하는 것이다.
연구팀은 기계적 물성이 우수하고 원하는 기판에 쉽게 옮길 수 있는 그래핀 위에 ‘블록공중합체’라는 분자조립기술을 통해 초미세 패턴을 형성한 후, 이를 3차원 기판 혹은 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PDMS(폴리디멜틸실론산) 등과 같은 플렉시블 기판에 옮겨 자유롭게 3차원 혹은 플렉시블 기판에 구조물을 구현했다.
김상욱 교수는 이번 연구에 대해 “지금까지 발표된 휘어지는 반도체는 온도에 취약한 플라스틱 기판을 사용해 극한 공정조건을 극복해낼 수 없어 상용화에 어려움이 많았다”며 “이번 기술은 기계적 물성이 우수한 그래핀을 회로 기판으로 적용하는 데 성공한 획기적인 연구성과”라고 말했다.
김 교수는 이어 “이번 연구에 대해 세계적으로 많은 관심을 받아 3월 20일 열리는 미국 물리학회에서 초청 강연을 할 예정”이라며 “이번에 개발한 원천기술을 바탕으로 후속 연구를 진행해 반도체 회로와 같이 복잡한 회로의 설계에 도전할 것”이라고 포부를 밝혔다.
한편, 교육과학기술부 글로벌프론티어사업 다차원 스마트 IT 융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 재료분야 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 3월 6일자에 실렸다.
그림1. 제작공정
1. 스핀 코딩이라는 도포법을 사용해 그래핀 박막을 형성
2. 그래핀 박막 위에 블록공중합체를 형성
3. 블록공중합체을 식각 또는 패턴 전사법을 통해 나노 구조를 형성4. 그래핀을 전사층으로 활용해 다양한 기판에 나노 구조를 형성
그림2. 블록공중합체 분자조립기술
블록공중합체 분자조립기술은 물과 기름이 서로 섞이지 않은 것과 같이 서로 다른 두 고분자가 섞이지 않는다는 점을 이용한 기술이다. 물과 기름의 경우, 서로 섞이려고 하지 않는 물질이기 때문에, 물과 기름은 혼합하게 되면, 물을 물끼리 어울려 덩어리 지고, 기름은 기름끼리 어물려 덩어리가 지게 된다. 하지만, 물과 기름이 서로 떨어질 수 없게끔 결합이 되어 있다고 가정하면, 다른 현상이 예상된다. 동일하게 물은 물끼리 있으려 하고 기름은 기름끼리 있으려고 하지만, 물 옆에는 결합된 기름이 있게 된다. 따라서 물과 기름의 거대한 두 덩이리가 형성되는 것이 아니라, 매우 미세하게 물과 기름이 번갈아가면서 형성되게 된다. 동일하게 블록공중합체에서는 화학적으로 서로 다른 고분자가 공유 결합이라는 쉽게 깨지지 않은 결합을 통해 연결되어 있다., 따라서, 결합된 물과 기름에서와 동일하게 미세한 크기의 상분리가 일어나게 된다. 이러한 구조의 크기는 대개 고분자의 크기에 의해 결정되면, 머리카락 크기의 1/10000 수준으로 매우 미세하며 주기적인 패턴을 형성하게 된다. 패턴의 형태는 서로 다른 고분자의 비율에 따라 구, 원통형, 판형 등으로 나타난다.
그림3. 플렉시블 기판 상에 옮겨진 금 나노 구조체
2013.03.12
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예종철 교수, IEEE TIP 편집위원 선임
예종철 교수
우리 학교 바이오및뇌공학과 예종철 교수가 영상 및 의료영상처리 분야의 저명한 학술지인 ‘IEEE 영상처리 트랜잭션(IEEE TIP, IEEE Transaction on Image Processing)"지 편집위원으로 선임됐다.
예 교수는 2013년 2월부터 2016년 1월까지 3년 간 편집위원으로 활동하면서 의료영상 분야의 논문심사와 편집방향 설정 등에 참여하게 된다.
예종철 교수는 압축센싱(Compressed sensing)을 이용해 높은 분해능을 갖는 의료영상복원 기술을 개발해 자기공명영상(MRI), 컴퓨터 단층촬영(CT), 양전자방출촬영기(PET), 뇌 영상 등에 적용하는 분야를 개척하는 등 의료영상 분야에서 주목할 만한 연구 성과를 낸 점을 인정받았다.
한편, "IEEE TIP"지는 영상처리, 의료영상, 영상 획득, 영상 압축, 출력 등의 분야에서 세계 최고의 권위를 자랑하는 학술지로 1992년 창간됐다.
2013.02.06
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바이오 및 뇌공학의 미래를 미리 본다
- KAIST 바이오및뇌공학과 10주년 맞이해 심포지엄 개최 -
우리 학교는 바이오및뇌공학과 10주년을 맞아 이 분야 발전 가능성을 미리 엿볼 수 있는 ‘바이오 및 뇌공학의 미래’ 심포지엄이 8일 오후 1시 30분부터 300명이 넘는 고등학생과 학부모가 참가한 가운데 성황리에 개최됐다고 밝혔다.
이번 심포지엄은 KAIST 바이오및뇌공학과 이도헌 학과장의 개회사를 시작으로, 교내 응원동아리 ‘엘카’의 축하공연, 학생 3분 발표, ‘디지털생물학(Digital Biology)’의 저자인 영국 런던대 피터 벤틀리(Peter Bentley) 교수와 KAIST 정재승 교수의 기조강연, 그리고 바이오 및 뇌공학의 미래에 대한 특별강연 순으로 진행됐다.
2002년 정문술 前 미래산업 회장이 “미래 한국을 이끌어 갈 융합형 인재를 키워 달라”며 KAIST에 300억을 기부해 설립된 바이오및뇌공학과의 10주년을 기념해 개최된 이번 심포지엄은 바이오 및 뇌공학을 알기 쉽게 전하기 위해 중고등학생들의 눈높이에 맞춰졌다.
특히, ‘학생 3분(分) 발표’는 이 학과에서 치열한 예선을 거쳐 선발된 4명의 학생이 미래에 가능한 관련 기술들을 3분 이내에 영상 및 연극으로 흥미롭게 구성해 참가한 고등학생과 학부형들로부터 인기를 끌었다.
이도헌 바이오및뇌공학과 학과장은 “10년전 학과를 설립할 때 큰 도움을 주신 김영환 당시 과학기술부 장관과 홍창선 당시 KAIST 총장을 포함한 많은 분들께 깊은 감사의 뜻을 전한다”며 “앞으로 KAIST 바이오및뇌공학과가 더욱더 국민의 자랑이 되고 사랑을 받을 수 있는 학과가 되도록 노력하겠다”고 포부를 밝혔다.
[사진] 홍창선 前 KAIST 총장이 축사를 하고 있다.
2012.05.08
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KAIST, 의료영상기기의 블루오션을 개척한다!
- PET-MR 검출기 용 반도체형 실리콘 광증배관 국산화개발 성공 -
- 2년 이내에 순수 국내기술로 상용화 가능 -- 전량수입에 의존하던 방사선 검출기의 국산화도 가능 -
우리 학교 원자력 및 양자공학과 조규성 교수 연구팀과 나노종합팹센터(소장 이귀로) 설우석 박사 연구팀이 공동으로 의료영상기기 중 하나인 PET-MR의 핵심소자인 ‘실리콘 광증배관(SiPM)’을 개발하는 데 성공했다.
실리콘 광증배관은 의료영상기기의 방사선 검출기에 들어오는 빛을 증폭하는 부품이다. 현재 국내에서 시판되는 PET-MR 가격이 약 50억원인데 이 부품은 전체 가격의 10% 이상을 차지할 정도로 매우 고가다.
실리콘 광증배관의 필요성이 최근 들어 크게 대두되고 있지만, 개발이 어려워 전 세계에서 독일, 일본, 미국 등 선진국들만 이 기술을 보유하고 있다. 앞으로 조 교수 연구팀이 개발한 기술이 상용화되면 국내시장 규모가 2010년 3000억원에 달했으나 국산 부품이 전무했던 PET 분야에서 커다란 경제적 파급효과를 낼 것으로 예상된다.
PET-MR은 인체조직의 해부학적 영상과 물질대사의 분석이 가능한 자기공명영상기기(MRI, Magnetic Resonance Imaging)와 인체의 세포활동과 대사상태를 분자 수준까지 분석할 수 있는 양전자방출단층촬영기기(PET, Positron Emission Tomography)의 장점이 결합된 최첨단 의료영상기기다.
이처럼 PET와 MRI의 장점만 갖춘 꿈의 의료영상기기인 PET-MR의 상용화를 위해 실리콘 광증배관 개발이 필수적이다.
진공관식 광증배관을 이용하는 기존의 PET는 MR장비의 강한 자기장으로 인해 심각한 영상 왜곡이 발생하기 때문이다.
연구팀은 조도가 낮은 PET 감마선 섬광신호를 측정하는 실리콘 광증배관의 구조를 최적화하고 반응속도를 높여 에너지와 시간분해능을 동시에 향상시켰다. 또 소자 내부증폭을 통해 저조도의 광량을 100만배 증폭 시킬 수 있어 단일광자까지 측정 가능하도록 만들었다.
이와 함께 제작 공정을 단순화해 진공관식 광증배관 대비 1/10 수준의 가격경쟁력을 갖췄으며, 크기는 1/1000 수준으로 소형화를 실현했다.
조 교수 연구팀이 개발한 실리콘 광증배관은 올해 동물실험을 거쳐 앞으로 2년 이내에 우선적으로 뇌전용 PET-MR에 적용해 상용화할 계획이다.
조규성 교수는 “실리콘 광증배관의 국산화를 통해 PET와 같은 의료영상기기는 물론 후쿠시마 원전사고 이후 세계적인 수요가 급증하고 있지만 우리나라로서는 전량 수입에 의존하는 방사선 검출기의 국산화도 가능하게 됐다”며 “원전수출의 급물살에 이어 국내 방사선기기 기술의 해외시장 진출도 머지않았다”고 말했다.
한편, 이번 연구는 지식경제부가 지원하는 산업 원천기술개발사업의 일환으로 지난 4년간 수행됐다.
<용어설명>
● 실리콘 광증배관(SiPM)- Silicon Photo Multiplier의 약자로 소자의 내부증폭을 이용하는 광다이오드의 한 종류다. 일반적인 광다이오드는 흡수한 광신호를 외부 증폭회로를 통해 증폭시키게 되는데 이때 외부 잡음도 함께 증폭되는 문제가 있다. 실리콘 광증배관은 소자의 내부에서 100만배로 신호를 증폭시킬 수 있어 단일 광자까지 측정가능 한 소자이다.
● 진공관식 광증배관(PMT)- 광전효과를 이용하여 빛을 증폭시키는 소자이다. 입사된 광자를 전자로 변환시킨 뒤 전기장하에서 가속하여 증폭시키는 과정을 반복한다. 증폭률이 100만배에 가깝고 그 성능을 인정받아 현제까지 가장 많이 사용되고 있는 광소자이다. 하지만 자기장 하에서 전자의 움직임이 영향을 받아 PET-MR에 사용할 수 없다.
● 양전자방출단층촬영기기(PET)- 환자에 양전자를 방출하는 동위원소를 주입한 뒤 특정부위에서 양전자가 방출되면 180° 방향으로 전자의 소멸에 의한 소멸방사선이 발생된다. 이때 환자를 둘러싼 링형태의 검출기에서 두 개의 소멸방사선을 동시에 계측하여 위치를 추정하게 된다. 암은 형성 초기에 다량의 포도당을 이용하여 에너지를 사용하므로 동위원소 표지가된 포도당을 주입하여 암의 조기 진단이 가능하다. 또한 CT나 MRI와 달리 신진대사 및 분자의 거동을 볼 수 있어 분자영상기기라고도 불린다.
● 감마선 - 방사선의 일종으로 에너지가 높아 투과율이 가장 높다. PET에서
사용되는 동위원소에서는 전자의 소멸에 의해 511keV의 감마선 쌍이 180도 방향으로 방출된다.
● 에너지 분해능 - 방사선 측정기에서 서로 다른 에너지의 방사선을 구별할 수
있는 능력. 에너지 분해능이 높아야 잡음 및 외부 방사선으로부터 표적물질이 구분 가능하다.
● 시간 분해능 - 방사선 측정기에서 측정된 서로 다른 신호의 반응 시간을 구별 할 수 있는 능력. 시간 분해능이 높아야 180도 방출된 소멸방사선의 동시계수가 가능하다.
<보충자료>
▣ 의료영상기기의 특징 및 현황(2011년 6월 기준)
1) CT
- 원리 : 빛 에너지인 X선을 360도 각도에서 촬영해 재구성한다. 2차, 3차원 영상촬영이 가능하다
- 특징 : 조직의 밀도차이를 구별한다. 움직이는 장기(심장, 폐, 내장) 촬영에 적합하다. MRI보다 저렴하며 조영제를 쓰기도 한다.국내보유 : 1743대, 대당가격 : 15억원
2) PET
- 원리 : 방사성 약을 인체에 주사하면 포도당 등과 결합해 양전자가 나온다. 이때 나오는 감마선 신호를 영상화 한다.
- 특징 : 인체 조직의 기능과 대사 상태를 영상화한다. 한 번 만에 전신을 찍는다. 문제 위치를 정확히 드러내지 않아 최근 CT와 융합해서 많이 사용한다.국내보유 : 155대, 대당가격 : 20억원
3) MRI
- 원리 : 체내 물 성분의 하나인 수소 원자핵에 자기장을 걸고 핵 진동을 일으켜 신호를 분석한다.
- 특징 : 수분이 많은 근육, 인대, 물렁뼈, 디스크, 혈관, 지방, 뇌를 CT보다 정확히 보여준다. 방사선을 쓰지 않는다.국내보유 : 985대, 대당가격 : 20억원
▣ PET-MR의 임상적 유용성
PET-MR은 PET(양전자단층촬영장치)와 MRI(자기공명영상장치)의 장점만을 합친 퓨전(융합)영상기기이다.
–PET는 뇌세포의 유전자 및 분자과학적인 변화를 알 수 있지만, 공간해상도가 떨어진다는 단점이 있다.
–반대로 MR은 수백 mm 정도로 해상도가 높으나 유전자 및 분자과학적인 변화를 볼 수 없다.
•PET-MR은
–두 영상기기의 단점을 해결해, 뇌 세포의 기능 및 분자과학적인 변화를 3차원 고정밀 영상으로 얻을 수 있다.
–6겹으로 이루어진 뇌의 피질을 층마다 분리해 정밀하게 볼 수 있으며(해부학적 고해상도 영상), 뇌의 미세혈관도 분자수준에서 관찰(생리학적 고민감도 영상)이 가능하다.
–MRI영상과 PET 영상을 동시에 얻음으로써 같은 위치에 있는 조직의 생화학적 변화를 동시에 관찰하여 진단의 민감도(sensitivity, TP)와 특이도(specificity, TN)를 향상시킬 수 있다.–저해상도 PET 영상이 호흡이나 심장박동과 같이 인체의 motion artifact에 의해 저해되는 것을 gated MR 영상을 이용하여 보정할 수 있다.
▣ 시장규모-2010년 미국의 PET 및 PET-CT 시장은 약 5.2조원으로 5년 평균 16.7%성장률을 기록하고 있다. 한국의 PET시장은 2010년 까지 150대에 이르는 PET기기 도입으로 3400억에 이르는 시장을 형성하고 있다. 또한 고령화 사회로 진입함에 따라 암, 치매에 대비한 PET-CT 혹은 PET-MR 융합기기의 수요가 증가하여 더 큰 규모의 시장형성이 예상된다.
▣ SiPM개발의의Siemens사는 실리콘 Avalanche photodiode (APD)를 이용하여 직접 융합하는 방식의 PET-MR을 2010년 후반부에 출시한 바 있다. 하지만 실리콘 APD는 진공관식 증배관에 비해 자기장에 강하지만 증폭도가 낮고 이득이 불안정한 것이 단점이다. 실리콘 광증배관은 5~6년전 아일랜드의 SensL사가 최초로 상용화한 광센서로서 실리콘 APD와 진공관식 광증배관의 장점만을 취할 수 있기 때문에 낮은 조도의 광신호를 크게 증폭시킬 수 있는 데 심지어는 단일 광자까지 측정 가능하다. 또한 기존 진공관식 광증배관에 비해 소형이고 양산성이 좋아 경제성이 높은 새로운 광 소자로써 각광을 받아 국내외 연구가 활발히 진행되고 있다.
<그림설명>
그림1. 반도체형 광증배관과 섬광체 단결정이 결합된 PET 검출기 개념도
그림2. 연구팀이 개발한 PET-MR용 반도체형 광증배관 사진
그림3. 마이크로 셀 어레이로 구성된 실리콘 광증배소자
그림4. 단일 광증배소자 (우상) 및 4x4 어레이구조의 16채널 광증배소자(우하)
그림5. 격자형 섬광결정과 어레이형 실리콘 광증배소자 및 신호처리회로가 결합된 PET 검출기 모듈
2012.01.26
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'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
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똑똑한 로봇들의 전쟁이 시작된다
- 4월 1일~5월 31일 참가접수, 10월 27일 본선대회 시작!
- 반도체 기술을 로봇에 접목한 지능형 로봇 대회
‘지능형 SoC(System On Chip) 로봇워’ 대회의 참가 접수가 시작됐다!
KAIST(총장 서남표)는 4월 1일부터 5월 31일까지 ‘제10회 지능형 SoC 로봇워’ 대회의 참가 접수를 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해 받고 본선대회는 오는 10월 개최된다고 밝혔다.
2002년 시작돼 올해로 10회째를 맞는 ‘지능형 SoC 로봇워’는 반도체 기술을 로봇에 접목한 지능형 로봇 대회다. 이 대회는 우리나라가 세계적인 기술력을 보유하고 있는 SoC를 활용해 지능형 로봇분야의 영상인식 기술 향상과 고급 기술인력 양성을 목표로 한다.
최근에는 참가팀이 꾸준히 증가해 평균 600여명이 참가하는 국내 최대 규모의 로봇 대회로 자리매김했다.
대회 종목으로는 ‘HURO-Competition’과 ‘SoC 태권로봇’으로 나뉜다. ‘HURO-Competition’ 부문은 거실, 방, 계단 등 집 내부와 같이 꾸며진 경기장을 로봇의 눈과 위치센서를 이용해 빠른 시간 내에 통과 하는 경기다. ‘SoC 태권로봇’ 경기는 주먹지르기, 앞차기, 찍어차기 등과 같은 태권도 공격으로 점수를 획득해 순위를 정한다.
이 경기에서 로봇은 사람의 조종이 없이 스스로 경기를 수행해야 한다. 이를 위해, 참가팀은 반도체 칩과 소프트웨어 개발을 이용해 인간과 같이 지능을 갖춘 로봇을 구현해야 한다.
2인 이상의 대학생으로 구성된 팀으로 대회 참가가 가능하며, 참가팀들은 국산 중앙처리장치(CPU)인 명령확장형(EISC, Extendable Instruction Set Computer) 칩이 장착된 로봇 두뇌보드를 지급받게 된다. 아울러 지능형 로봇 개발에 필요한 로봇, SoC설계, 임베디드 소프트웨어 등 다양한 기술교육도 함께 진행된다.
대회 운영위원장을 맡고 있는 KAIST 전기및전자공학과 유회준 교수는 “지능형 로봇에서 핵심기술은 두뇌 칩 개발에 있다”며 “대회를 통해 세계최고의 지능형 로봇 개발자들을 양성할 수 있도록 계속해서 노력할 것이다”라고 말했다.
본선대회는 오는 10월 27일부터 30일까지 일산 KINTEX에서 2011 국제로봇콘테스트(주최:지식경제부, 총괄주관:한국로봇산업진흥원)와 함께 열리며 종목별 우승팀은 대통령상과 국무총리상을 각각 받는다. 대회에 관한 자세한 내용은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 통해서 확인 가능하다.
2011.04.01
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사우디 교육부장관 방문, 공동 연구협약 체결
칼리드 알 안카리(Khaled bin Mohammad Al-Anqari) 사우디아라비아 고등교육부장관 일행이 지난 26일(화) 우리학교를 방문해 공동협약에 관한 합의문을 체결했다.
이번 사우디아라비아 방문단에는 교육부장관과 함께 중동권 최고 명문 대학인 킹 사우드대학(King Saud University) 압둘라 알 오스만(Abdullah bin Abdularhman Al-Othman) 총장, 킹 압둘라지즈대학(King Abdulaziz University) 오사마 타에브(Osama bin Sadiq Tayeb) 총장, 사우디아라비아 최고 공과대학인 킹 파하드 석유광물대학(King Fahad University of Petroleum and Minerals) 칼리드 알 술탄(Khalid bin Salih Al-Sultan) 총장이 동행했다.
킹 사우드대학과 킹 파우드 석유광물대학은 KAIST와 연구협약을 통해 공동 연구 프로젝트 수행, 연구 교수진 상호 방문, 학술 프로그램 교류, 세미나 및 학회 공동 개최 등 한국과 사우디아라비아 양국 고등교육기관 간의 활발한 교류를 도모하기로 했다.
특히, 킹 사우드대학은 KAIST와 공동 연구 프로젝트 수행에 관한 협약을 체결하고 ‘해수 온도차 이용 해수담수화기술 개발’, ‘효율적인 에너지 사용을 위한 스마트 미터링 및 전력 전송 시스템 개발’, ‘바이오기술을 이용한 사우디 원산지 대추에서 락트산 추출’이라는 세 분야의 연구에 공동협력하기로 했다. 연구비는 사우디아라비아 교육부가 지원하며 규모는 추후 논의하기로 했다.
킹 사우드대학 전기공학과 연구팀과 함께 ‘스마트 미터링 및 전력 전송 시스템 개발’ 프로젝트를 수행할 원자력 및 양자공학과 석좌교수이자 KAIST-KUSTAR(아랍에미리트 칼리파 과학기술연구대학) 원자력 협력센터장인 김종현 교수는 “중동지역과의 왕성한 산업 경제적인 교류에 비해 두 나라 고등교육기관 간의 교류는 상대적으로 저조했던 것 같다”며, “이 번에 진행하는 공동연구처럼 앞으로 다방면에 걸쳐 KAIST가 중동지역 대학과의 협력 및 교류에 선도적인 역할을 하기 바란다”고 말했다.
협약서 서명식을 마친 칼리드 알 안카리 고등교육부장관 일행은 KAIST의 주요 연구 사업인 ‘온라인전기자동차’, ‘휴머노이드 로봇’, ‘모바일 하버’ 연구소를 둘러봤다.
KAIST의 혁신연구와 첨단기술개발에 깊은 관심을 보인 칼리드 알 안카리 고등교육부장관은 향후 자국 내 더 많은 대학이 KAIST를 비롯한 한국의 유수 대학과의 상호 교류 확대를 위해 노력하겠다는 의지를 밝혔다.
2010.10.27
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'지능형 SoC 로봇워 2010' 개최
우리학교는 국내 최대 규모의 지능형 로봇대회인 ‘지능형 SoC 로봇워 2010’을 28일부터 31일까지 나흘간 일산 KINTEX에서 개최한다.
SoC(System on Chip) 로봇이란 중앙처리장치(CPU), 메모리 등을 탑재해 외부에서의 원격 조종 없이 스스로 사물을 인식하고 판단할 수 있는 로봇이다.
대회종목은 ‘HURO-Competition’과 ‘SoC 태권로봇’ 두 부문으로 나뉘며, 모든 로봇들은 사람의 조종이 아닌 스스로의 지능을 통해 경기를 치른다.
‘HURO-Competition’은 지능형 휴머노이드 로봇의 최강자를 가리는 종목으로 계단 오르기, 터널 지나가기, 장애물 피해가기 등 다양한 미션의 예선경기가 진행되며, 최종 격투 경기를 통해 순위가 결정된다.
또한, ‘SoC 태권로봇’은 휴머노이드 로봇간의 태권도 겨루기로, 상대로봇의 동작과 위치, 거리를 인식해 태권도 동작으로 상대로봇을 공격해 점수를 획득하는 경기다.
참가자들은 대학(원)생으로 구성되며 참가팀 설명회, 출전자격평가, 이론 및 실습교육 등을 거쳐 전국 17개 대학 28개 팀이 참가한다.
이번 대회에서 주목할 만한 부분은 올해 처음으로 진행되는 ‘HURO-Competition’이다. 영상인식 뿐만 아니라, 센서인식, 로봇 내비게이션 등 다양한 기술이 집약된 형태의 경기로, 로봇 스스로 계단을 인식해 오르내리며, 장애물을 인식하고 피해가기 등 흥미진진한 경기가 진행된다.
대회위원장인 유회준 전기전자공학과 교수는 “대회 초창기 로봇은 단순한 장애물조차 인식하기 힘들었다”고 회고하며, “국내 로봇 기술의 많은 향상이 있었지만, 로봇의 지능에 대해서는 아직 할 일이 많다. 이제는 로봇의 지능에 더욱 많은 연구가 진행되어야 한다”고 말했다.
한편, ‘지능형 SoC 로봇워’는 지난 2002년을 시작으로 9회째를 맞이하고 있는 대회로 지식경제부가 주최한다.
2010.10.27
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지능형 로봇들의 전투가 시작된다!
올해로 9회를 맞이하는 세계 유일의 ‘지능형 SoC 로봇워 2010’ 대회의 참가접수가 시작됐다. 접수기간은 4월 1일부터 5월 31일까지며 본선대회는 오는 10월에 열릴 예정이다.
이 대회는 대학(원)생을 포함한 2인 이상 6인 이하로 구성된 팀이면 누구나 참가가 가능하다. 대회 종목은 ‘SoC 태권로봇’과 ‘HURO-Competition’ 두 부문으로 나눠 진행되며 로봇의 두뇌에 해당하는 지능로봇 플랫폼의 구현능력에 따라 승패가 결정된다.
SoC 태권로봇은 머리에 장착된 카메라를 이용, 영상인식을 통해 상대로봇의 위치, 거리, 행동 등을 스스로 찾아내며 치러지는 2족 로봇간의 태권도 경기다.
HURO(Humanoid Robot)-Competition은 2010년 새롭게 진행될 경기로, 미션수행과 로봇간의 격투를 통해 순위를 결정한다. 장애물이 설치된 트랙을 빠른 시간 내에 통과하는 경기로 장애물의 색깔, 모양 등을 인식하여 피하거나, 무너뜨리는 미션을 수행하며 추가 점수를 획득하게 된다. 격투는 태권도 경기로 진행된다.
미래 성장 동력 사업으로 지정되어 세계 로봇 3대 강국에 진입하기 위해 육성하고 있는 지능형 로봇은 기계 및 소재, 관련부품, 임베디드 소프트웨어 등 다양한 공학기술이 집약된 분야다. 또한 로봇의 뇌이자 핵심 부품인 SoC는 우리나라가 IT 강국으로 나아가기 위해 없어서는 안 될 반도체 기술이다.
지능형 SoC로봇은 외부의 지속적 명령 없이 하나의 목적이 주어지면 스스로 판단하여 수행하는 로봇을 말한다. 이를 구현하기 위해서는 SoC기술이 필요하다. SoC(System on Chip)란 하나의 칩에 다양한 기능들을 탑재하여 여러 기능을 수행할 수 있는 반도체 기술이다. KAIST는 SoC 기술을 로봇과 접목하여, 국내 SoC 및 지능형 로봇 분야의 기술개발 및 인력양성을 목적으로 이 대회를 개최하고 있다.
이 대회의 기술적 지원을 위해 학생자문단도 운영하고 있다. 대회에 관한 보다 자세한 내용은 홈페이지(www.socrobotwar.org)를 통해 확인 가능하다.
2010.04.02
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