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재촬영 없이 MRI 강조영상 얻는 AI 기술 개발
우리 대학 바이오및뇌공학과 예종철 교수 연구팀 자기공명영상(magnetic resonance imaging: MRI)에서 재촬영 없이도 누락된 강조영상을 얻을 수 있는 인공지능 기술을 개발했다.
이 연구를 통해 각 질환별로 강조영상이 암의 진단에 미치는 영향을 객관적으로 밝힐 수 있으며, 실제 임상에서 고비용의 MRI를 효과적이고 체계적으로 활용할 수 있는 방안을 설계할 수 있을 것으로 기대된다.
이동욱 박사가 1 저자로 참여하고 건국대 의과대학 영상의학과 문원진 교수팀이 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 머신인테리젼스(Nature Machine Intelligence)’ 1월 18일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명 : Assessing the importance of magnetic resonance contrasts using collaborative generative adversarial networks).
MRI는 엑스선 컴퓨터 단층촬영, 초음파와 더불어 임상 진단에서 중요한 역할을 하는 진단 장비이다. 특히 비침습적 방법으로 고해상도의 영상을 얻기 때문에 종양이나 병변을 관찰하며 진단하는데 매우 중요한 임상 정보를 제공한다. 이는 영상의 대조도 (contrast)를 다양하게 조절할 수 있는 MRI의 특징 덕분이다.
예를 들어 뇌종양을 진단하는 데 활용되는 T1·T2 강조영상, FLAIR 기법 영상, T1 조영증강 영상 등 여러 가지 대조 영상을 얻어 진단에 사용함으로써 종양을 찾을 수 있다.
하지만 실제 임상 환경에서는 강조영상을 모두 얻기 어려운 경우가 많다. 여러 장의 강조영상 촬영을 위해 촬영시간이 길어지기도 하고, 잡음이나 인공음영 발생으로 인해 진단에 사용하기 어려운 경우가 많기 때문이다.
또한, 뇌질환진단을 위한 MRI 검사는 의심 질환이 무엇인지에 따라 필수 강조영상이 달라지며, 이후 특정 질환으로 진단명이 좁혀지면서 부득이하게 누락된 강조영상을 확보하기 위한 재촬영이 필요한 경우가 많다. 이러한 상황에 의해 많은 시간과 비용이 소모된다.
최근 인공지능 분야에서 생성적 적대 신경망(Generative adversarial networks, GAN)이라는 딥러닝을 이용해 영상을 합성하는 기술이 많이 보고되고 있지만, 이 기술을 MRI 강조영상 합성에 사용하면 준비하고 미리 학습해야 하는 네트워크가 너무 많아지게 된다.
또한, 이러한 기법은 하나의 영상에서 다른 영상으로의 관계를 학습하기 때문에 몇 개의 강조영상의 존재하더라도 이 정보 간의 시너지를 활용하는 영상 학습기법이 없는 현실이다.
예 교수 연구팀은 자체 개발한 ‘협조·생성적 적대신경망(Collaborative Generative Adversarial Network : CollaGAN)’이라는 기술을 이용해 여러 MRI 강조영상의 공통 특징 공간을 학습함으로써 확장성의 문제를 해결했다.
이를 통해 어떤 대조 영상의 생성이 가능한지와 불가능한지에 대한 질문과, 그에 대한 체계적인 대답 기법을 제안했다.
즉, 여러 개의 강조영상 중에서 임의의 순서 및 개수로 영상이 없어져도 남아있는 영상을 통해 사라진 영상을 복원하는 기법을 학습한 후 합성된 영상의 임상적 정확도를 평가해, 강조 영상 간 중요도를 자동으로 평가할 수 있는 원천 기술을 개발했다.
예 교수 연구팀은 건국대 문원진 교수 연구팀과의 협력을 통해 T1강조·T2강조 영상과 같이 내인성 강조영상은 다른 영상으로부터 정확한 합성이 가능하며, 합성된 강조영상이 실제 영상과 매우 유사하게 임상 정보를 표현하고 있다는 것을 확인했다.
연구팀은 확보한 합성 영상이 뇌종양 분할기법을 통해 뇌종양 범위를 파악하는데 유용한 정보를 제공한다는 것을 확인했다. 또한, 현재 많이 사용되는 합성 MRI 기법(synthetic MRI)에서 생기는 인공음영 영상도 자동 제거가 가능함이 증명됐다. 이 기술을 이용하면 추가적인 재촬영을 하지 않고도 필요한 대조 영상을 생성해 시간과 비용을 비약적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
건국대 영상의학과 문원진 교수는 “연구에서 개발한 방법을 이용해 인공지능을 통한 합성 영상을 임상현장에서 이용하면 재촬영으로 인한 환자의 불편을 최소화하고 진단정확도를 높여 전체의료비용 절감 효과를 가져올 것이다”라고 말했다.
예종철 교수는 “인공지능이 진단과 영상처리에 사용되는 현재의 응용 범위를 넘어서, 진단의 중요도를 선택하고 진단 규약을 계획하는 데 중요한 역할을 할 수 있는 것을 보여준 독창적인 연구이다”라고 말했다.
이 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. CollaGAN의 작동 원리의 예
2020.01.30
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장영재 교수, 스마트 팩토리 교육 노하우 국내 IT 기업에 기술 이전
우리 대학 산업및시스템공학과 장영재 교수가 최근 레고 기반 '스마트 팩토리' 교육 노하우를 국내 제조 IT 전문기업 큐빅테크에 기술이전 했다.
그동안 현대중공업, LG전자, 한국타이어 등 기업과의 산학협력을 통한 기술 활용이나 이탈리아 밀란 폴리텍, 독일 하노버 대학 등 같은 교육기관 간에 기술 이전을 시행한 선례는 있으나 우리 대학의 창의 수업을 기업에 기술이전 한 사례로서는 최초다.
'제조 프로세스 혁신 (IE251)'은 산업및시스템공학과 학부생들의 필수 교과목 중 하나로 스마트팩토리의 모형을 레고로 만들어 학생들이 직접 설계, 제작해 시연까지 하는 것이 특징이다.
장영재 교수 연구팀은 스마트 팩토리의 기술적 바탕은 물론 국내 제조 현실을 반영해 실제로 응용할 수 있게 커리큘럼을 구성했다. 또한, 관련 하드웨어 및 소프트웨어도 함께 개발했으며 제조 수업에서 한 단계 나아가 학부 AI 과목에도 활용하고 있다.
장영재 교수의 연구 내용은 국제 학술지인 『Engineering Education Journal』 에도 게재되었으며 글로벌 소프트웨어 기업인 매스웍스(Mathworks) 교육혁신 Grant Award도 수상한 바 있다.
참고 동영상 바로 보기 => ( https://www.youtube.com/watch?v=_-s_pwGoqr4&feature=youtu.be )
2019.11.29
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학생생활처, Busking @ KAIST 개최
우리 대학 학생생활처(처장 류석영)는 18일 점심 시간 학술문화관 앞 잔디밭과 저녁 시간 카이마루 앞에서 Busking @ KAIST 공연을 개최했다.
행복하고 친근한 캠퍼스 분위기를 만들기 위해 기획된 이번 행사는 학생, 직원, 교수 모두의 참여로 진행됐다. 이틀에 걸친 시범 행사 진행 후 구성원들의 반응이 좋을 경우 2020년 봄학기에는 음악 뿐 아니라, 춤, 그림, 마술 등 다양한 활동을 지원할 계획이다.
류석영 처장은 "부쩍 쌀쌀해진 날씨에 바쁘신 중이라도 잠시 들러서 음악으로 마음을 녹이시길 바란다"고 전했다.
Busking @ KAIST의 2차 공연은 오는 20(수) 점심 시간(12:00-12:50, 동측식당 앞)과 저녁 시간 (18:10-19:00, 카이마루 앞)에 이어질 예정이다.
2019.11.19
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원자력및양자공학과, 미시간대학교 개리 와스 교수 초청 강연 개최
우리 대학 원자력 및 양자공학과는 지난 11월 5일 원자력 재료 분야의 세계적인 석학인 미시간대학교 개리 와스(Gary Was) 교수의 Distinguished Lecture Series를 개최했다.
연사로 초청된 개리 와스 교수는 1980년 MIT에서 원자력공학 박사학위를 취득한 후 미시간대학교 교수로 부임한 이래 40년 가까이 활발한 연구 활동을 지속하며 270여 편의 연구논문을 발표하고 200회 이상의 강연에 초청받은 석학이자, 현재 원자력 분야 최고 저널인 Journal of Nuclear Materials 의 편집장을 맡고 있다.
강단에 선 와스 교수는 원자력의 중요성이 인류의 현안인 기후 변화에 대응하는 수단으로서 강조되고 있으며 이 같은 인식이 미국 언론 및 정치권에서 중요한 화두로 다뤄지고 있다고 소개했다.
특히, 최근 혁신적인 신개념 중소형 원자로개발을 위한 법령이 공화당과 민주당 양당의 전폭적인 지지를 받은 이례적인 사례도 강조했다. 미국의 저탄소(carbon-free) 발전의 3분의 2를 원자력이 담당하고 있으며 원자력이 기여한 총 탄소저감량이 신재생을 포함한 다른 모든 발전원들보다도 많다는 점을 이러한 현상의 배경으로 설명했다.
또한, 원전의 우수한 안전성과 성능에 기반해 미국 내 대다수 원전이 60년 장기 운전을 허가받았으며 일부는 80년까지의 장기 운전을 추진하고 있다는 것을 소개했다.
와스 교수는 계획된 예산과 기간 내에 신규 원전을 건설할 수 있는 한국 원전산업의 능력은 한국은 물론 전 세계의 지구온난화 문제를 해결할 수 있는 소중한 자산이며, 한국은 미국보다 최소 3배 이상 낮은 가격으로 원전을 건설할 수 있게 하는 경쟁력을 가졌다고 평가했다. 이러한 한국의 원전산업이 위기에 처한 현 상황을 매우 안타까워하며, 향후 원자력에 대한 한국의 정치적 환경이 조속히 변화되길 바란다고 의견을 밝혔다.
마지막으로, 와스 교수는 원전의 장기 운전과 혁신적인 미래원자로개발에 따른 원자력재료 분야의 전망 및 도전 과제를 설명하고 이를 해결하기 위한 창의적인 접근법이 필요하다는 것을 사례와 함께 소개했다.
와스 교수는 "KAIST와 미시간 대학은 원자력 분야 발전을 위해 함께 협력하는관계로 발전할 것ˮ이라고 전했다.
KAIST 원자력 및 양자공학과의 Distinguished Lecture Series는 2014년 닐 토드레아스(Neil Todreas) MIT 명예교수를 시작으로, 2017년 스티븐 추(Steven Chu) 前 미국 에너지성 장관(1997년 노벨 물리학상 수상)의 강연을 포함해 올해로 6회차를 맞았다.
2019.11.07
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최원호 교수, 플라즈마에 의한 수산기(OH radical) 생성원리 규명
〈 박주영 박사, 최원호 교수, 박상후 박사 〉
우리 대학 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 대기압 플라즈마에서 수산기(OH radical)가 생성되는 원리를 규명하는 데 성공했다.
박상후 박사, 박주영 박사과정 학생이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 7월 8일 자 온라인판에 게재됐다 (논문명: Origin of Hydroxyl Radicals in a Weakly Ionized Plasma-Facing Liquid).
플라즈마란 강한 전기적 힘으로 인해 기체 분자가 이온과 전자로 나누어지는 상태를 말한다. 특히 대기압 플라즈마는 대기 중에 여러 형태로 플라즈마 효과 및 2차 생성물을 방출하는 장점이 있어 살균, 정화, 탈취 등 에너지 및 환경 분야부터 생의학 분야까지 다양한 연구 및 산업 분야에 활용되고 있다.
다양한 분야에서 시도되는 플라즈마는 물과 밀접한 관련이 있다. 물을 플라즈마로 처리한 방전수를 만들어 농업용수 및 살균수로 사용하기도 하고, 생의학 분야에서도 70%가 수분으로 구성된 인체에 활용하기 위해 플라즈마와 물의 반응에 대해 끊임없이 연구가 진행된다.
그중 수산기는 대표적인 활성 산소종으로, 물과 플라즈마의 반응에서 가장 중요한 역할을 하는 물질이다.
수산기는 산화력이 매우 커 여러 목적으로 활용이 시도되고 있으며, 박테리아 살균의 경우 기존의 살균법인 과산화수소나 오존을 사용할 때보다 수십에서 수백 배 효율이 높은 것으로 2018년 최원호 교수 연구팀에서 밝힌 바 있다.
수산기는 살균뿐 아니라, 수질 정화, 폐수 처리, 세척 등 환경 분야 및 멸균, 소독, 암세포 제거 등 의료 기술에서도 매우 높은 잠재력을 가지고 있다.
그러나 수산기는 대량으로 생성하기가 어렵고 생존 기간이 짧아 플라즈마 기술을 적극적으로 활용하는 데 한계가 있다.
연구팀은 문제 해결을 위해 플라즈마 내에서 기존에 알려진 수산기의 생성 방식 외에 산화질소의 광분해에 의한 생성원리를 규명했다. 더불어 광분해를 촉진시켜 수산기의 생성량을 높이면서 동시에 제어하는 방법을 개발했다.
광분해 방법이란 플라즈마로 생성된 산화질소가 존재하는 물과 플라즈마에 자외선을 추가로 노출해 산화질소가 수산기로 분해되는 과정을 말한다. 연구팀이 개발한 광분해방법은 수산기의 생성 위치를 국한하지 않고, 자외선 노출 위치에 따라 제어할 수 있어 생존 기간이 짧다는 단점을 극복할 수 있다.
최원호 교수는 “이번 연구를 통해 플라즈마 기술에 대한 과학적 이해를 넓히면서 효율적인 플라즈마 기술의 제어 방법을 제시함으로써 농업, 식품, 바이오 의학 등 다양한 분야에 플라즈마 기술이 적극적으로 접목될 수 있는 기반을 마련할 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 국가핵융합연구소의 미래선도 플라즈마-농식품 융합기술 개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 플라즈마 처리수(PTW)에서 pH와 과산화수소, 아질산염 비율에 따른 수산기 반응 경로
그림2. 대기압 플라즈마 사진 및 수산기 생성경로
2019.08.16
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KAIST, 국내 최초 의학물리전문인 IOMP 교육기관 인준
〈(좌측부터) 조병철 교수(울산의대), 조승룡 교수, 박현욱 부총장, 아룬 초굴레이 Accreditation 위원장,
존 다밀라키스 IOMP 수석부회장, 버지니아 차파키 IOMP 사무총장, 이종걸 국회의원, 최은경 교수(울산의대), 조규성 교수〉
우리대학 원자력및양자공학과(학과장 최성민)가 지난 7월 가톨릭대학교· 연세대학교와 함께 세계의학물리학회(International Organization for Medical Physics, 이하 IOMP)의 국제 의학물리전문인 교육기관으로 인준 받았다.
1963년에 조직된 IOMP는 세계적으로 약 2만 5천 명의 의학물리학자를 대표하는 기관으로 6개의 지역 기구와 86개의 참여국 조직 등으로 구성되어 있다. IOMP 산하의 국제이론물리센터를 제외한 외부 교육 기관이 해당 인준을 받은 사례는 세계에서 처음이다.
의학물리전문인이란 선형가속기 기반 암치료기, 사이버나이프, 입자방사선 치료기 등 첨단 방사선 기기를 통한 치료계획을 운용·관리하며 안전관리를 책임지는 전문 인력이다. 그러나 지금까지 국내 학회 차원의 의학물리전문인 자격증만 발급되었을 뿐, 국제적 수준의 의학물리사를 양성할 수 있는 공인 교육 체계나 법제화된 전문 자격제도는 전무한 상황이었다.
우리 대학을 포함한 국내 3개 대학은 약 1년 동안 IOMP가 국제원자력기구(IAEA)와 세계보건기구(WHO)의 가이드라인에 맞춰 제시한 엄격한 심사 기준을 바탕으로 평가를 받아왔으며, 지난 7월 26일 서울 가톨릭대학교 성의교정에서 최종 인준식이 개최됐다.
〈국제 의학물리전문인 교육기관 인준서 〉
현대 의학에서 방사선은 진단 및 치료를 위해 필수 불가결한 중요한 도구가 되었다. 특히, 방사선 의료 기술이 첨단 과학을 바탕으로 고도화됨에 따라 방사선 의료 안전 및 효율 극대화를 위한 의학물리 전문가의 필요성이 국제원자력기구(IAEA) 등을 통해 전 세계적으로 대두되고 있다.
북미 지역에서는 이와 관련한 전문인 자격증 제도와 전문 대학원 과정 프로그램 등이 운용되고 있으나, IAEA는 유럽과 아시아까지 포함해 전 세계적으로 표준화된 제도와 프로그램을 권고하고 있다.
이와 행보를 맞춰 인준에 통과한 국내 3개 대학은 국제적 전문성을 갖춘 방사선 의료 전문가를 양성할 수 있게 되었으며, 향후 3개 대학의 졸업생들이 IOMP가 인준한 자격을 취득할 경우 해외에서의 정식 의료 활동 및 취업이 가능해질 것으로 기대된다.
IOMP의 수석부회장이자 차기 회장인 존 다밀라키스(John Damilakis) 박사는 "이제부터 한국은 국제 의학물리 자격시험에 응모 가능한 인력을 배출할 수 있게 되었고, 3개 대학은 이에 특화된 의학물리 특별교육기관으로 공식 인정받게 된 것ˮ이라고 26일 열린 인준식에서 의의를 밝혔다.
조승룡 원자력및양자공학과의 의학물리 프로그램 담당 교수는 "이번 인준이 국내 방사선 의료 분야의 안전을 도모하는 제도 혁신과 전문 인력에 관한 자격증 법제화를 앞당기는 계기가 되기를 바란다ˮ고 말했다.
이어, 조 교수는 "우리 대학을 포함한 3개 대학 외에도 국내 유수의 훌륭한 의학물리 대학원 프로그램들이 계속해서 인준을 받게 될 것으로 기대한다ˮ고 전했다.
한편, 26일 열린 인준식에서는 이종걸 더불어민주당 의원, 이명철 한국과학기술한림원 이사장, 박찬일 대한의학물리전문인 자격인증위원회(KMPCB) 운영위원 등이 축사를 전했다. 또한, 박현욱 부총장·문정일 가톨릭중앙의료원장 겸 의무부총장·윤영철 연세대학교 원주캠퍼스 부총장과 보건복지부 및 관련 학회 대표 자문위원단, 초청연사 등을 포함한 대내·외 주요 인사들이 자리를 함께했다.
2019.08.12
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정재웅 교수, 스마트폰으로 뇌 신경회로 무선 제어 기술 개발
〈 김충연, 변상혁 박사과정, 정재웅 교수〉
우리 대학 전기및전자공학부 정재웅 교수와 미국 워싱턴대(University of Washington) 마이클 브루카스(Michael Bruchas) 교수 공동 연구팀이 스마트폰 앱 조작을 통해 약물과 빛을 뇌 특정 부위에 전달함으로써 신경회로를 정교하게 조절할 수 있는 뇌 이식용 무선 기기를 개발했다.
이번 기술 개발을 통해 장기간의 동물 실험이 필요한 신약 개발뿐 아니라 치매, 파킨슨병 등 뇌 질환 치료에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
라자 콰지(Raza Qazi, 1저자), 김충연, 변상혁 연구원이 개발하고 워싱턴대 신경과학 연구원들이 공동으로 참여한 이번 연구는 의공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’ 8월 6일 자에 게재됐다. (논문명 : Wireless optofluidic brain probes for chronic neuropharmacology and photostimulation).
광유전학과 신경약물학은 주변 신경회로에 영향을 주지 않고 목표로 하는 뉴런이나 신경회로만을 빛 또는 약물, 혹은 그 둘의 조합을 이용해 정교하게 제어할 수 있다. 기존의 전기자극을 활용한 방법에 비해 훨씬 더 높은 시공간적 해상도를 가져 최근 뇌 연구 및 뇌 질병 치료 목적으로 주목받고 있다.
하지만 현재 뇌 연구에 일반적으로 쓰는 기기는 상대적으로 크기가 커 뇌 조직 손상, 정교한 선택적 신경회로 제어 불가, 하나의 다기능성 프로브(probe) 형태로 구현이 어렵다. 또한, 기존 기기는 실리카(silica)와 금속 등 고강성 재료로 제작돼 부드러운 뇌 조직과의 기계 특성적 간극이 있다. 이러한 특성으로 인해 염증반응을 악화시켜 장기간 이식용으로 적합하지 않다.
무엇보다 일반적으로 연구실에서 쓰이고 있는 광섬유, 약물주입관 등은 뇌 이식 후 외부기기에 선이 연결된 형태로 사용해야 해 자유로운 행동을 크게 제약하게 된다.
연구팀은 중합체(polymer) 미세유체관과 마이크로 LED를 결합해 머리카락 두께의 유연한 탐침을 만들고, 이를 소형 블루투스 기반 제어 회로와 교체 가능한 약물 카트리지와 결합했다. 이를 통해 스마트폰 앱을 통해 무선으로 마이크로 LED와 약물 전달을 제어할 수 있는 무게 2g의 뇌 이식용 기기를 구현했다.
특히 약물 카트리지는 레고의 원리를 모사해 탐침 부분과 쉽게 조립 및 분리할 수 있도록 제작해, 필요할 때마다 새로운 약물 카트리지를 결합함으로써 원하는 약물을 장기간에 걸쳐 뇌의 특정 부위에 반복 전달할 수 있도록 만들었다.
연구팀은 이 기기를 쥐의 뇌 보상회로에 이식한 후 도파민 활성 약물과 억제 약물이 든 카트리지를 기기와 결합했다. 그 후 간단한 스마트폰 앱 제어와 도파민 활성 약물을 이용해 원하는 타이밍에 자유롭게 움직이는 쥐의 행동을 증가, 억제하는 데 성공했다.
또한, 연구팀은 쥐의 뇌에서 장소 선호도를 유도할 수 있는 부위에 빛에 반응하는 단백질을 주입해 신경세포가 빛에 반응하도록 처리했다.
그 후 쥐가 특정 장소로 이동했을 때 마이크로 LED를 켜 빛 자극을 통해 쥐가 그 장소에 계속 머물고 싶게 만들었다. 반대로 약물 전달을 통해 뇌 신경회로를 제어함으로써 쥐의 특정 장소 선호도를 없애는 데도 성공했다.
정 교수는 “빛과 약물을 이용한 신경회로 제어는 기존의 전기자극 방법보다 훨씬 더 정교해 부작용 없는 뇌 제어가 가능하다”라며 “개발된 기기는 간단한 스마트폰 조작으로 뇌의 특정 회로를 빛과 약물을 이용해 반복적, 장기적으로 무선 제어가 가능해 뇌 기능을 밝혀내기 위한 연구나 향후 뇌 질환의 치료에도 유용하게 적용할 수 있을 것이다”라고 말했다.
연구팀은 이 기술을 인체에 적용하기 위해 두개골 내에 완전히 이식할 수 있고 반영구적 사용이 가능한 형태로 디자인을 발전시키는 확장 연구를 계획하고 있다.
이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업(완전 이식 가능한 무선 유연성 광유체 뉴럴 임플랜트 개발 및 뇌 연구를 위한 광유전학/광약물학에의 적용) 및 기초연구실 지원사업(유전자 및 신경회로 조절 기반 중독 행동 제어 기초연구실)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 디바이스가 이식된 쥐의 사진
그림2. 스마트폰앱을 이용한 마이크로 LED 컨트롤
그림3. 개발된 뇌 이식용 무선 디바이스
2019.08.08
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4차산업혁명지능정보센터(FIRIC), EU JRC와 공동 워크숍 개최
우리 대학 4차산업혁명지능정보센터(센터장 이상엽)가 유럽연합 공동연구센터(EU Joint Research Center, 이하 EU-JRC)와 지난 7월 25일(목)부터 26일(금)까지 스페인 세비야에서 공동 워크숍을 주최했다.
1958년 설립된 EU-JRC는 벨기에 브뤼셀에 본부를 두고 있으며 유럽공동체 내부의 지역 간 격차 해소 정책(Cohesion Policy)을 개발하는 조직이다.
개최된 워크숍은 4차 산업혁명을 기반으로 지역혁신 전략을 개발 중인 EU-JRC가 KAIST 4차산업혁명지능정보센터(이하 FIRIC)를 초청해 성사되었으며, `4차 산업혁명 시대 지역혁신 및 경제 성장을 위한 스마트 전문화(smart specialization) 전략'을 주제로 기술과 정책에 관한 이슈가 논의됐다.
EU-JRC의 총괄책임자인 마크 보든(Mark Boden) 박사는 스마트 전문화 프로세스·거버넌스 디자인·비전 공유·우선순위 설정 등 스마트 전문화 정착을 위한 EU의 다양한 노력을 소개하고 특히, 낙후 지역의 스마트 전문화를 위한 전략적 지원 정책에 대해 논의했다.
이어, 센터 실무책임자인 마리나 랑가(Marina Ranga) 박사는 스마트 전문화 사업 초창기에 적용할 지역혁신 시스템의 지식 기반과 학습 체계 구축·연구 역량 강화·핵심적인 혁신 실행가들과 협업해 지역의 특화 산업을 전문화하는 통합 네트워크 구성 등의 중요성을 강조했다.
아울러, 4차 산업혁명 시대 디지털화·자동화·로봇 활용의 증대가 가져올 산업 생태계 변화에 영향을 받게 될 글로벌 가치사슬·산업 클러스터 정책 개발 및 실행에 관해 EU와 아시아의 관점에서 조명하는 `4차 산업혁명 시대 지역혁신·민관 파트너십·혁신클러스터'에 대한 논의도 함께 진행됐다.
또한, 4차 산업혁명과 스마트 전문화 전략에 따른 포용적 성장과 직업 세계의 변화에 대한 세션에서는 4차 산업혁명이 몰고 온 EU 내부의 직업 및 기술 역량의 변화, 고용과 일자리 변화 등에 대한 논의가 이뤄졌다. 특히, 인공지능 기술의 잠재적 위험과 윤리적 이슈에 관한 실제 사례와 관련 정책 및 규제 동향이 소개됐다.
최근 커다란 이슈로 부상한 블록체인을 활용한 서비스 사례 소개와 디지털 혁신을 위한 공공분야 거버넌스 구축 등을 다룬 디지털 경제 분야 주제에서는 지역 경제에서 블록체인 기반 지역 화폐나 공공 서비스가 활발히 출시될 것으로 전망했다. 이에 따른 디지털 혁신과 투명한 거버넌스 구축을 위해 공공 정보 자산을 정교한 분석할 프레임워크의 필요성도 강조됐다.
KAIST 4차산업혁명지능정보센터는 세계경제포럼과 공동으로 과학 기술 기반의 포용적 성장과 혁신을 도모하는 정책연구 수행 및 글로벌 어젠다 발굴을 전담하는 조직으로 지난 2017년 7월 설립됐다.
향후, EU-JRC와 4차 산업혁명 시대의 지역혁신 정책에 관한 국제 공동연구를 보다 체계적으로 추진하기 위해 MOU를 체결할 계획이다.
김소영 KAIST 4차산업혁명지능정보센터 부센터장은 "EU-JRC와 공동연구를 통해 4차 산업혁명을 기반으로 하는 기술-정책 거버넌스 혁신모델을 탐색하고 개발하는 과정에서 4차 산업혁명과 관련한 KAIST의 글로벌 역할이 확대될 것으로 기대된다ˮ고 밝혔다.
2019.08.02
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강기범 교수, KIST 조인트 리서치 랩 선정
우리 대학 신소재공학과 강기범 교수 연구팀이 한국과학기술연구원에서 추진하는 '2019 KIST Joint Research Lab'에 선정됐다.
이 사업은 국내 최고 수준의 유능한 교수를 선정해 KIST 연구팀과의 전략적 협력 연구를 진행하는 사업으로, 선정된 연구팀에 연 2억 원의 연구비를 3년간 지원하며 성과 여부에 따라 연장할 수 있다.
강기범 교수는 원자층 레벨의 이차원 물질 대면적 합성 및 이차원 물질 층상 조립법에 관한 연구로 우수 연구성과를 낸 공로를 인정받아 이번 'KIST Joint Research Lab'에 선정됐다.
2019.08.02
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예종철 교수, 국제 응용 역문제 학회 기조강연
〈 예종철 교수 〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 예종철 교수가 응용 수학분야 대표 학회 중 하나인 국제 응용 역문제 학회(Applied Inverse Problems Conference)에서 기조연설자로 선정돼 강연을 진행했다.
예 교수는 7월 11일 프랑스 그랑노블에서 열린 제10회 AIP 학회에서 세계 각국의 응용수학자 8백여 명을 대상으로 ‘역문제를 위한 인공지능 네트워크의 기하학적인 구조의 이해(Understanding Geometry of Encoder-Decoder CNN for Inverse Problems)’라는 주제로 영상처리 및 역문제에 사용되는 인공지능기술의 현황을 소개하고, 예 교수가 개척해 온 인공지능망의 기하학적인 구조에 대한 최신 이론을 발표했다.
예 교수는 의료 영상 복원 등 다양한 역문제에 적용되는 인공지능 기술을 개척하고, 이것이 동작하는 원리에 대한 기하학적인 구조를 밝히는 등 역문제 분야 인공지능 기술을 주도하는 점을 인정받아 이번 기조연설자로 선정됐다.
예 교수는 기조연설을 통해 “인공지능기술은 블랙박스가 아니라 조합적인 표현되는 최적화된 기저함수로서 이해할 수 있으며, 인공지능은 기존의 조화분석론(harmonic analysis)의 지평을 확대할 수 있는 새로운 수학 분야로 떠오르고 있다”라고 말했다.
또한 “인공지능은 기존의 질병 진단을 뛰어넘어 의사들의 진료를 더 정확하게 도우며 환자의 편의를 극대화할 수 있는 고화질, 저선량, 고속 촬영 기술을 가능하게 한 핵심기술로 떠오르고 있으므로 많은 연구가 필요하다”라고 인공지능 기술이 나아가야 할 미래방향을 제시했다.
2019.07.25
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생명화학공학과 대학원생들, 시스템 대사공학 전략 발표
〈 양동수 박사과정, 박다현 석사과정, 최경록 박사과정, 조재성 박사과정, 장우대 박사과정 〉
우리 대학 생명화학공학과 대학원생 다섯 명이 대사공학과 시스템 생물학, 합성 생물학의 결합 시스템 등 대사공학 전반의 전략에 대한 논문을 발표했다.
생명화학공학과는 최근 박사학위를 마친 최경록 연구원과 장우대, 양동수, 조재성 박사과정, 박다현 석사과정이 친환경 화학물질 생산을 위해 필수적인 미생물 공장을 개발하는 전략을 총정리했다.
이 연구의 결과는 셀(Cell)지가 발행하는 생명공학 분야 권위 리뷰 저널인 ‘생명공학의 동향(Trends in Biotechnology)’ 8월호 표지논문 및 주 논문 (Feature review)에 게재됐다. (논문명 : Systems Metabolic Engineering Strategies: Integrating Systems and Synthetic Biology with Metabolic Engineering)
시스템 대사공학은 기존의 석유화학산업을 대체할 바이오산업의 핵심이 되는 미생물 균주를 보다 효과적으로 개발하기 위해 KAIST 생명화학공학과의 이상엽 특훈교수가 창시한 연구 분야다.
전통적 대사공학에 시스템 생물학, 합성 생물학 및 진화 공학 기법을 접목한 시스템 대사공학은 직관적 전략이나 무작위 돌연변이 유발에 의존하는 기존의 대사공학과 비교해 적은 비용과 인력, 짧은 시간 내에 산업에서 이용 가능한 고성능 균주 개발을 가능하게 만든다.
연구 기획 단계에서부터 실제 공장에서 균주의 발효 공정 및 발효를 통해 생산된 물질의 분리/정제 공정까지 고려함으로써 산업 균주 개발 도중 불필요한 시행착오를 최소화할 수 있다.
본 논문에서는 시스템 대사공학 전략을 연구의 흐름에 따라 ▲프로젝트 디자인 ▲균주 선정 ▲대사회로 재구성 ▲표적 화합물에 대한 내성 향상 ▲대사 흐름 최적화 ▲산업 수준으로의 생산 규모 확대 등 일곱 단계로 나누고, 각 단계에서 활용할 수 있는 최신 도구 및 전략들을 총망라했다.
더불어 바이오 기반 화합물 생산의 최신 동향과 함께 고성능 생산 균주를 보다 효과적으로 개발하기 위해 시스템 대사공학이 나아가야 할 방향도 함께 제시했다.
주저자인 최경록 연구원은 “기후 변화가 커지며 기존의 석유화학 산업을 친환경 바이오산업으로 대체하는 것이 불가피하다”라며 “시스템 대사공학은 산업에서 활용 가능한 고성능 생산 균주의 개발을 촉진해 바이오산업 시대의 도래를 앞당길 것이다”라고 말했다.
지도교수인 이상엽 특훈교수는 “그간 우리 연구실과 전 세계에서 수행한 수많은 대사공학연구를 우리가 제시한 시스템 대사공학 전략으로 통합해 체계적으로 분석 및 정리하고 앞으로의 전략을 제시했다는 점에서 큰 의미가 있다”라며 “권위 있는 학술지에 주 논문이자 표지논문으로 게재된 훌륭한 연구를 수행한 학생들이 자랑스럽다”라고 말했다.
이상엽 특훈교수 연구팀은 실제로 시스템 대사공학 전략을 이용해 천연물, 아미노산, 생분해성 플라스틱, 환경친화적 플라스틱 원료, 바이오 연료 등을 생산하는 고성능 균주들을 다수 개발한 바 있다.
이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업의 ‘바이오리파이너리를 위한 시스템대사공학 원천기술개발 과제’ 및 한화케미칼이 지원하는 KAIST-한화 미래 기술 연구소의 지원을 받아 수행됐다.
2019.07.24
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신인식 교수, 스마트 기기 간 앱 UI 분산기술 개발
〈 신인식 교수 연구팀 〉
우리 대학 전산학부 신인식 교수와 美 버팔로 대학교 스티브 고(Steve Ko) 교수 공동 연구팀이 모바일 어플리케이션 내의 프로그램을 여러 스마트 기기에서 자유롭게 실행할 수 있는 새로운 모바일 플랫폼 기술을 개발했다.
오상은 박사과정이 주도한 이번 연구 결과는 모바일 컴퓨팅 분야 최고 권위 학술대회인 ACM 모비콤(MobiCom) 2019에 논문으로 출간되며, 올해 10월 21일부터 25일까지 멕시코 로스카보스에서 열리는 해당 학술대회에서 발표할 예정이다.
최근 5G 초고속 통신 시대 개막에 맞춰 모바일 및 사물인터넷 생태계의 경향은 듀얼 스크린 폰·폴더블 폰 등 새로운 디스플레이 형태의 등장, 스마트 워치·스마트 TV·스마트 자동차 등 다양한 스마트 기기의 등장이라고 할 수 있다.
그러나 현재의 모바일 어플리케이션 생태계는 하나의 기기에 하나의 스크린만을 사용하는 단일 기기 모델에 갇혀있어 새로운 패러다임인 다중 기기 사용에 대한 잠재성이 제한되는 실정이다.
연구팀은 이러한 고정 관념과 기술적 한계를 극복하기 위해 새로운 개념을 제시하는 모바일 소프트웨어 플랫폼 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 플랫폼을 사용하면 다양하고 새로운 사용자 경험(UX)을 창출할 수 있다.
최근 유튜브, 아프리카TV 등에서 유행하는 라이브 방송 스트리밍 앱을 이용하면 키보드 채팅창이 방송 화면을 가리게 된다. 연구팀의 플랫폼은 앱을 수정하지 않고 방송 화면과 키보드 채팅창을 각각 다른 기기로 분리해 띄움으로써 자유롭게 채팅을 하면서 방송 화면도 가리지 않고 시청할 수 있다.
운전 중 내비게이션 앱을 이용해 목적지를 입력할 때도 유용하게 활용할 수 있다. 택시 안에서 운전자가 운전 중 직접 목적지를 입력하는 행위는 사고의 원인이 된다. 동승자가 직접 입력하는 것 역시 탑승 위치에 따라 쉽지 않다. 이런 상황에서 내비게이션 앱의 목적지 입력창을 동승자의 기기로 옮길 수 있다면 쉽게 입력할 수 있다.
최근 주목받는 5G 멀티뷰 앱에도 적용할 수 있다. 5G 멀티뷰는 스포츠나 게임 등의 경기를 여러 각도로 시청할 수 있는 새로운 서비스로, 연구팀의 플랫폼 기술이 확장 적용되면 사용자는 여러 각도의 영상을 각각 다른 기기에서 동시에 시청할 수 있다.
연구팀은 사용자 편리성과 범용성을 최대화하기 위해 개별 앱의 UI(사용자 인터페이스, User Interface) 요소들을 사용자가 원하는 대로 자유자재로 배치하는 방식을 지원하고, 시판 중인 모바일 앱을 수정하거나 재개발하지 않아도 지원되는 것을 목표로 단일 기기 가상화를 제공하는 새 플랫폼을 개발했다.
연구팀은 단일 기기로 제한돼 있던 앱 UI의 실행 환경을 다중 기기 환경에 맞게 확장해 단일 기기 가상화에 성공했다. 이 가상화 기술은 앱의 수정 없이도 UI 요소가 지닌 그래픽 자원을 다른 기기로 전달함으로써 다른 기기에서도 UI 요소들이 렌더링되도록 지원한다.
연구팀은 안드로이드 플랫폼에 프로토타입을 구현해 20여 개의 기존 앱에 새로운 UX를 성공적으로 제공하는 것을 확인했다.
신인식 교수는 "개발한 플랫폼이 갖는 높은 유연성과 범용성은 단일 기기 패러다임에서 다중 기기 패러다임으로 전환의 가속화에 이바지할 것이며, 이러한 패러다임의 전환은 지금껏 생각할 수 없었던 새 형태의 앱 활용을 가능하게 할 것이다"라며, “듀얼스크린폰, 폴더블폰 등 국내 기업의 차세대 제품에 적용 가능하며 시장 선점 효과를 통한 국내 기업의 국제 경쟁력을 높일 것으로 기대한다”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 방송 스트리밍 앱 사용 예제
그림2. 내비게이션 앱 사용 예제
2019.07.17
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