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기존보다 340% 피부 탄력 향상 LED 마스크 개발
피부 노화는 많은 사람들의 관심사로 주름, 처짐, 탄력 저하 등의 문제를 해결하기 위하여 최근 웨어러블 LED 마스크가 주목받고 있다. 우리연구진이 기존 제품 대비 피부 탄력을 340% 향상시키는 LED 마스크 개발에 성공했다.
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 3,770개의 마이크로 LED와 광확산층*을 활용하여 피부 노화를 억제할 수 있는 진피 자극 얼굴밀착형 면발광 마이크로 LED 마스크를 개발했다고 29일 밝혔다.
*광확산층: 광원이 방출하는 빛을 고르게 분산시켜 균일한 발광을 유도하는 층
기존 제품은 딱딱한 구조와 점발광 방식*으로 인해 피부에 밀착되지 않고 광손실이 발생하여, 치료용 빛이 진피까지 균일하게 전달되지 못하는 한계가 있다.
*점발광 방식: 점발광이란 점으로 보이는 발광의 형태을 일컫음
이 교수팀은 유연한 기판에 3차원 종이접기 구조를 적용해 얼굴의 굴곡과 돌출된 부위에 밀착할 수 있는 LED 마스크를 개발했다. 이를 통해 1.5mm 깊이의 진피까지 빛을 균일하게 전달할 수 있으며, 진피 내 미토콘드리아를 자극하고 콜라겐과 탄력 섬유의 합성을 촉진했다.
그 결과, 피부 탄력, 주름, 처짐, 모공 등 8가지의 모든 피부 노화 지표에서 탁월한 개선 효과를 확인했다. 특히 33명의 피시험자를 대상으로 한 대학병원 임상시험에서 기존 LED 마스크 대비 진피 층의 피부 탄력이 340% 향상되는 통계학적으로 유의미한 효과를 보였다.
이건재 교수는 "이번에 개발된 얼굴 밀착 면발광 마스크는 저온화상의 부작용 없이 얼굴 진피 전체에 미용 효과를 제공하여, 인류의 삶의 질을 향상시키는 홈케어 노화 치료를 가능하게 할 것”이라고 강조했다.
또한, "교원창업 기업 프로닉스를 통해 11월부터 제품을 본격적으로 판매할 예정이며, 현재 탈모 치료를 위한 면발광 마이크로 LED 제품의 임상 계획도 수립하고 있다.”라고 말했다.
신소재공학과 김민서 석·박사 통합과정, 안재훈 박사과정이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 어드밴스드 메터리얼즈(Advanced Materials)에 10월 22일 자로 출판됐다.
(논문명: Clinical Validation of Face-fit Surface-lighting Micro Light-emitting Diode Mask for Skin Anti-aging Treatment)
한편, 이번 연구는 글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터(선도연구센터)의 지원을 받아 수행되었다.
2024.10.29 조회수 8627 -
기술가치창출원, 국내대학 최초 등록 표준특허 수입 100억 돌파
대학의 연구개발로 확보한 원천기술이 동영상 압축 국제 표준의 핵심 특허로 최초 등록되어 누적 기술료 100억 돌파했다.
우리 대학이 기술가치창출원(원장 이건재)에서 추진한 동영상 압축 기술 특허가 국제 표준 핵심 특허로 등록된 이후 누적 기술료 총 100억을 돌파했다고 2일 밝혔다.
해당 특허는 2014년 김문철‧박현욱 전기 및 전자공학부 교수가 개발한 고효율 동영상 압축기술(High Efficiency Video Coding, HEVC)로 미국 컬럼비아 대학과 함께 대학 최초로 국제표준 특허풀에 등록되었다. 디지털 영상의 압축 및 압축을 해제하는 장치 및 소프트웨어를 포함해 총 246건의 표준특허를 확보했다.
HEVC(H.265)는 UHD 초고화질급 해상도를 가진 대용량 영상데이터를 효율적으로 압축하기 위해 만들어진 국제 기술표준으로, TV와 방송, 스마트폰, 액션캠, CCTV, 실시간 스트리밍 등 다양한 초고화질 영상에 적용이 가능하다.
동영상 재생을 위해 필요한 다양한 특허 활용을 위해서 엑세스 어드벤스(Access Advance, 구 HEVC Advance) 특허풀(Patent Pool) 등은 HEVC 기술들을 선별하여 표준특허를 구성하고 라이센스 업무를 대행하고 있다. 이런 표준특허로 등록된 기술들은 관련 시장을 선점하고 차세대 기술 경쟁에서 우위를 차지할 수 있어 세계 각국은 표준특허를 차지하기 위해 치열한 각축을 벌이고 있다.
HEVC 관련 시장은 본격적인 성장기에 도달했으며, 다른 표준 기술들은 성장 초기 단계인 상황에서도 KAIST는 2024년도에만 아마존, 애플, 구글 등으로부터 약 54억 원의 표준기술료 수익을 달성했다.
기술가치창출원에서는 철저한 특허 분석을 통한 표준화 전략을 수립하고 보유 기술을 다수의 표준 특허풀에 제안해 대학의 연구로 확보한 원천기술이 동영상 압축 국제 표준의 핵심 특허로 인정받는 성과를 거뒀다.
또한, 글로벌 기술사업화 강화를 위하여 기술이전 본부(Technology License Office, TLO)와 전담 웹사이트(https://tlo.kaist.ac.kr)를 신설하였다.
뿐만 아니라 산학협력과 기술이전을 확대하기 위한 온라인 플랫폼 구축, 유망 기술 선정 및 홍보, 유망 해외 특허 출원 확대, 기술이전 전문가(TLO)가 주도하여 추진하는 기획 기술이전 등을 추진하고 있다.
이건재 기술가치창출원장은 “우리 대학의 기술사업화를 도약시키기 위해, 발로 뛰는 TLO 조직, 표준특허 집중 육성, 지식재산/산학협력/기술이전 간의 연계를 강화함으로써 글로벌 시장에서의 경제적 가치를 높일 계획”이라고 전했다.
이어, “특히, 신설한 기술이전 본부를 통해 미래 KAIST 핵심 먹거리인 표준특허, 5G·6G 통신, 바이오·제약, 양자·AI 반도체 분야에 집중적으로 투자하여 대학 기술이전의 메카로 발돋움할 계획”이라고 밝혔다.
한편, 동 표준특허 확보를 위해 기술가치창출원은 특허청 산하 한국특허전략개발원의 ‘지식재산 수익 재투자 지원사업’지원을 받았다.
2024.10.02 조회수 5595 -
신소재공학과 이건재 교수, 의과학대학원 김인준 교수, 글로벌 선도연구센터 사업 선정
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수와 의과학대학원 김인준 교수가 과학기술정보통신부가 주관하고 한국연구재단이 지원하는 ‘2024년 글로벌 선도연구센터’사업에 25일 최종 선정됐다.
‘글로벌 선도연구센터’사업은 1990년 처음 시작한 중규모 공동연구 사업으로서, 사업비는 분야별로 연평균 14억원에서 20억원 규모이며, 7년간 지원받게 된다.
지원 규모가 크고 장기간 지원이 보장되는 만큼 전국 대학의 관심이 상당하였으며, 98개 연구집단 중에서 연구의 창의성·원천성, 공동 연구진의 역량 등을 종합적으로 평가한 결과 14개교, 18개의 센터가 선정되었고, 그 중 우리 대학은 2개의 센터가 선정되는 쾌거를 이루었다.
구체적으로 이학분야(SRC) ‘뇌혈관장벽 연구단’(김인준 교수)은 연 15.6억을, 공학분야(ERC) ‘글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터’(이건재 교수)는 연 20억을 지원받을 예정이다.
‘글로벌 생체융합 인터페이싱 소재 센터’(센터장 이건재 교수)의 경우 총 80여명의 연구인력(10명의 공동 연구진)으로 구성, 24년 8월부터 31년 4월까지 7년간 총 134.9억원의 규모로 운영될 예정이다.
주요 연구 목표는 생체일체형 휴먼 일렉트로닉스의 상용화를 위해 기술적 Breakthrough가 필요한 1,000배 뛰어난 무자각·무자극·고성능·생체융합 인터페이싱 플랫폼 개발 및 사업화이다.
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수는 본 연구센터를 통해 “기존에 이해하지 못한 뇌 및 질병의 새로운 접근방식과 탐색이 가능해지면서 질병의 기저 파악이 가능하며, 다양한 난제 질병 치료에 기여”할 것이라는 포부를 밝혔다.
2024.07.31 조회수 5236 -
원하는 색깔의 마이크로 LED 전사 기술 개발
기존 OLED 등과 비해 전기적·광학적 특성이 우수한 마이크로 LED는 머리카락 두께인 100마이크로미터(μm) 이하 크기의 무기물 LED 칩을 활용하는 차세대 디스플레이용 광원이다. 마이크로 LED의 상용화를 위해선 성장 기판에 배열된 대량의 마이크로 LED 칩을 최종 기판의 정확한 위치에 원하는 배열로 옮기는 ‘전사 공정’이 가장 중요한 핵심기술이지만, 기존 전사 기술들은 별도의 접착제 사용, 정렬 오차, 낮은 수율, 칩 손상 등으로 마이크로 LED 상용화에 많은 어려움이 존재했다.
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수 연구팀이 마이크로진공 흡입력을 조절해 대량의 마이크로 LED 칩을 색깔별 원하는 칩들만 선택적으로 전사하는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
이 교수팀은 레이저빔 조사시 물질 특성을 조정하여 식각하는 레이저 유도 에칭(Laser-induced etching, LIE) 기술을 활용해 미세 관통홀을 유리 기판에 초당 7,000개 속도로 형성했고, 이를 진공 채널에 연결해 미세진공 흡입력을 발생시켜 마이크로 LED를 전사하는 데 성공했다. 이 기술은 기존 전사 기술 대비 뛰어난 접착력 전환성을 달성하였으며, 다수의 진공 채널별 독립적인 진공 조절을 통해 대량의 마이크로 LED 칩을 선택적으로 전사하였다. 또한 다양한 재료, 크기, 모양, 두께를 지닌 초소형 반도체 칩들을 칩 손상 없이 임의의 기판에 높은 수율로 전사할 수 있었다.
이건재 교수는 “이번에 개발된 마이크로진공 전사 기술은 가파르게 성장하는 마이크로 LED 시장에서 높은 생산 원가를 절감하고 중저가 마이크로 LED 제품 양산화의 핵심 기술로 활용될 것이 기대된다”면서, “현재 얇은 핀으로 칩을 들어 올리는 이젝터 시스템을 적용해 대량의 상용 마이크로 LED를 전사하고, 이를 통해 차세대 디스플레이(대형 TV, 유연․신축성 기기 등) 뿐만 아니라 광-바이오 융합형 미용 면발광 패치 상용화를 진행 중이다”라고 말했다.
한편 이번 연구는 웨어러블플랫폼 소재기술 센터, 중견연구자지원사업, 소부장 전략협력 기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 11월 26일 자 출판됐다.
2023.12.19 조회수 12100 -
웨어러블 압전 센서로 정확한 혈압 모니터링 가능
혈압은 전반적 건강과 뇌졸중, 심장마비의 잠재적 위험을 평가하는 주요 지표다. 혈압을 간편하고, 연속적으로 모니터링할 수 있는 웨어러블 의료제품들이 큰 주목을 받고 있으며, 최근 LED을 활용한 웨어러블 혈압 측정 제품들이 출시되고 있지만, 광센서 정확도의 한계로 인해 의료기기 인증 기준을 만족하는 데 어려움이 있다.
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수 연구팀과 한국표준과학연구원, 가톨릭의대 협력 연구팀이 혈압 측정을 위한 고민감 웨어러블 유연 압전 센서를 개발했다고 17일 밝혔다.
이 교수팀은 수 마이크로미터 두께(머리카락 굵기의 백 분의 일)의 초고감도 무기물 압전 박막을 딱딱한 기판에서 고온 열처리 후 유연 기판에 전사하여 혈압 센서를 제작했으며, 피부에 밀착해 혈관의 미세한 맥박 파형에서 정확한 혈압을 측정하는 데 성공했다.
이번 연구에서 개발한 혈압 센서는 가톨릭 병원에서 진행한 임상시험에서 수축기 혈압, 이완기 혈압에서 모두 자동전자혈압계 국제 인증 기준인 오차 ±5 mmHg 이하, 표준편차 8mmHg 이하의 높은 기준을 만족했다. 또한, 웨어러블 워치에 혈압 센서를 탑재해 연속적인 혈압 모니터링이 가능하게 됐다.
이건재 교수는 “이번에 개발된 웨어러블 워치 형태의 혈압 센서는 신뢰성과 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 정확하고 연속적인 혈압을 측정할 수 있어 고혈압 환자들을 위한 헬스케어 시장에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다”며, “현재 패치 형태의 수면용 혈압 센서를 추가 개발한 후 창업을 통한 기술 사업화에 박차를 가하고자 한다”라고 말했다.
이번 연구는 웨어러블플랫폼 소재기술센터, 휴먼플러스 융합연구개발사업 및 바이오/의료 융합 측정 표준기술 개발 재원으로 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 `어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)' 온라인 호에 3월 24일자 출판됐으며, 표지논문으로도 선정됐다.
2023.04.17 조회수 11612 -
면 발광 마이크로 LED 패치 개발로 피부 미백에 획기적 효과
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수팀과 세브란스 오상호 교수팀이 멜라닌 생성 억제를 위한 *면 발광 마이크로 LED 피부 패치를 개발했다고 10일 밝혔다.
☞ 면 발광 마이크로 LED 피부 패치: 인간의 머리카락의 ~1/100 의 두께를 가지는 매우 작은 LED 칩을 사용하여 제작한 인체에 부착 가능한 광치료 패치다. 기존의 점 발광의 특성을 가지는 LED와 달리, 구형 실리카 입자를 이용한 빛의 산란을 통해 면 발광의 특성을 갖는다.
멜라닌은 피부 내 존재하는 갈색 또는 흑색 색소로, 자외선 혹은 스트레스와 같은 외부 요인에 의해 비정상적으로 합성될 경우, 기미, 주근깨, 검버섯 등의 질환 형태로 나타나기 때문에 정상적으로 치료할 필요가 있다.
최근 피부질환 치료 및 미용을 위한 LED 기기들이 지속적으로 출시되고 있지만, 치료 효과에 있어서는 여전히 논란이 있다. 이는 LED가 피부에 밀착될 수 없어, 거리에 따른 광 손실 및 발열 문제로 인하여 역효과를 낼 수 있기 때문이다. 유의미한 피부 미용 효과를 얻기 위해서는 LED 광원을 피부에 밀착하여 조사함으로써, 균일한 빛을 피부 진피 내까지 효과적으로 전달해야 한다.
이에, 이건재 교수팀은 천여 개의 마이크로 LED를 4×4 cm2의 플라스틱 기판 위에서 구현하고, 빛의 확산을 위한 실리카 입자를 코팅함으로써 피부에 밀착하여 붙일 수 있는 면 발광 마이크로 LED 패치를 제작했다. 100 마이크로미터(μm) 크기의 마이크로 LED는 매우 작아 유연성을 가지며, 수직으로 배열된 전극은 LED의 발열을 줄여, 인간 피부 위에서 열적 손상 없이 장시간 구동 가능하다.
연구팀은 인간 피부 세포와 쥐의 등 피부에 면 발광 마이크로 LED 패치를 밀착시키고 조사하여 멜라닌 생성 억제 효능을 확인하였으며, 기존 상용 LED 대비, 피부 조직에 미치는 독성이 적을 뿐만 아니라, 효과적이고 일관된 경향으로 멜라닌 생성량을 감소시키는 데 성공했다. 또한, 피부 조직 분석을 통하여 멜라닌 생성에 관여하는 MITF (microphthalmia-associated transcription factor), Melan-A, 티로시나아제를 포함하는 단백질 및 효소 발현의 억제가 확인되었다.
이건재 교수는 "이번에 개발한 무기물 기반 면 발광 마이크로 LED 패치는 광 효율, 신뢰성, 수명 등이 우수하며, 기존 광 치료 기기와 달리 부작용은 줄이고 치료 효과를 극대화하여 코스메틱 분야에 큰 영향을 줄 것”이라고 말했다. 면 발광 마이크로 LED 패치는 현재 이 교수가 교원 창업한 ㈜프로닉스에 기술이전되어, 양산 장비를 갖추고 내년 3월 제품 출시를 앞두고 있다.
이번 연구는 웨어러블플랫폼 소재기술센터, 휴먼플러스 융합연구개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 `어드밴스드 헬스케어 메터리얼즈(Advanced Healthcare Materials)'에 11월 게재됐다.
2022.11.10 조회수 11250 -
인간 뇌처럼 뉴런-시냅스 동시 구동 모사한 메모리 최초 구현
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수팀이 100 nm(나노미터) 두께의 단일 소자에서 뉴런과 시냅스를 동시에 모사하는 뉴로모픽(neuromorphic) 메모리를 개발했다고 23일 밝혔다. 뉴런은 신경계를 이루는 기본적인 단위세포를, 시냅스는 뉴런 간의 접합 부위를 말한다.
이 교수팀은 인간의 뇌처럼 뉴런과 시냅스가 유기적으로 동작하는 방식의 단일 메모리 소자를 최초로 구현했으며, 이를 통해 반도체 소자로 인간 뇌를 완전히 구현한다는 뉴로모픽 컴퓨팅 본연의 목표 달성에 근접할 수 있을 것으로 기대된다.
1,000억 개의 뉴런과 100조 개의 시냅스의 복잡한 네트워크로 구성된 인간 뇌는 그 기능과 구조가 고정된 것이 아니라 외부 환경에 따라서 유연하게 변하는 특징을 가지고 있다. 따라서 뉴로모픽 소자는 뉴런과 시냅스의 특성을 모사해 기존의 컴퓨터로는 구현할 수 없는 인간 뇌의 고도 인지 기능을 실현하는 데에 가장 큰 목적을 두고 있다.
지금까지 뉴로모픽 컴퓨팅 구현을 위해서 CMOS 집적회로와 비휘발성 메모리 등을 이용한 연구들이 진행됐으나, 기존 기술들은 뉴런과 시냅스의 기능을 분리해 모사한다는 한계점을 가지고 있었다.
인간 뇌에서 뉴런과 시냅스는 서로 유기적으로 연결돼 있으며, 서로 간의 상호작용을 통해 인지 기능이 발현된다. 이러한 뉴런과 시냅스의 기능을 인간 뇌처럼 단일 구조체에서 통합해 구현하는 것은 어려운 도전 과제였다.
이 교수 연구팀은 휘발성의 소자(threshold switch)로 뉴런을, 비휘발성의 상변화 메모리 소자로 시냅스를 모사해 단기·장기 기억이 공존하는 단일 뉴로모픽 소자를 개발했으며, 이를 통해 집적도 개선 및 비용 절감 효과도 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 특히 기존 CMOS 뉴런 소자에서는 단순 신호 발산 기능만이 구현됐으나, 연구팀의 뉴런-시냅스 통합소자는 신호 발산 유형이 환경에 따라서 유연하게 적응하는 가소성(plasticity)을 구현하는 데 성공했다.
이건재 교수는 이번 연구 성과에 대해 "인간은 뉴런과 시냅스의 상호작용을 통해 기억, 학습, 인지 기능을 발현하므로 둘 모두를 통합 모사하는 것이 인공지능에 있어서 필수적인 요소ˮ라며 "개발한 단일 뉴런-시냅스 소자는 기존의 단순 이미지 학습 효과를 넘어서, 피드백 효과를 기반으로 한 번 배운 내용을 더 빨리 학습하는 재학습(retraining) 효과 구현도 성공해 인공지능뿐만 아니라 뇌를 역설계하는 연구에도 큰 도움이 될 것이다”고 언급했다.
한편 이번 연구는 삼성전자 전략산학과제와 지능형반도체 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 `네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 5월 19일 字 게재됐다.
2022.06.23 조회수 12687 -
창업·기술사업화 확대 위한 VC 대표 미팅 개최
우리 대학이 창업과 기술사업화 확대를 위한 벤처캐피탈(이하 VC) 대표들과의 미팅을 26일부터 이틀간 대전 본원에서 진행했다.
이는 우리 대학 교수진과 VC 대표 간의 정기적인 만남(Department Capital Meeting, 이하, DCM)을 통해 상호 네트워크 구축을 도모하는 자리이다. 창업과 기술사업화에 관심 있는 교수들의 도전 정신을 장려하고 역량을 강화하는 취지로 마련되었다.
이번 DCM에는 VC 기관 대표이사 12명과 장영재, 이필승, 노준용, 김재경, 김대수 교수 등 우리 대학 교수 24명이 참여했다. 구체적인 VC 기관으로는 소프트뱅크벤처스, 카카오벤처스, 포스코기술투자, KDB 산업은행, IMM 인베스트먼트 등의 중대형 투자 회사와 프라이머, 위벤처스, 블루포인트파트너스, 카이트창업가재단, 카이스트청년창업투자지주, 한국신기술지주 등의 창업 초기 투자사들이다.
26일부터 양일간 열린 VC 대표 미팅에 참석한 교수진들은 창업 경험 여부에 따라 `예비창업자'와 `교원창업자'로 그룹을 나누었고, 각각 초기 기술사업화와 시리즈 A급 중대형 투자에 적합한 자문을 진행했다.
이들은 자유로운 분위기 속에서 연구 중인 첨단기술에 대한 사업화 아이디어를 공유했으며, 기술창업·신산업 발굴·기술이전·전략투자 파트너십·비즈니스 시뮬레이션 등에 대한 기술사업화 방안도 함께 논의했다. `예비창업자'와 `교원창업자' 모두 각기 다른 관점과 입장에서 다양한 의견 교류가 이어졌다.
DCM을 총괄한 이건재 산학협력센터장은 "첨단기술 기업의 정보와 관련 분야의 국제적인 네트워크를 보유한 것은 물론 즉석에서 투자 결정까지도 가능한 VC 대표이사들이 자문과 멘토를 위해 직접 나섰다는 것 자체가 우리 대학의 뛰어난 기술사업화 역량을 보여주는 지표가 될 것ˮ이라고 강조했다.
우리 대학 산학협력센터는 올해 제 2회 개최된 DCM 행사에 이어 매년 두 차례 정기적인 DCM 행사를 개최할 방침이다. 또한 더 많은 VC 대표들과 교수들이 참가할 수 있도록 지속적으로 미팅 규모를 확대할 계획이다.
2022.05.27 조회수 14837 -
중기부 추진 ‘소･부･장 전략협력 기술개발’ 사업 운영기관 선정
우리 대학이 중소벤처기업부가 추진하는 ‘소부장 전략협력 기술개발’ 사업의 운영기관으로 지난 7월 6일 선정되었다.
‘소부장 전략협력 기술개발’ 사업은 소부장 분야의 기술·인프라·인력을 보유한 대학 및 연구기관을 운영기관으로 선정한 뒤, 해당 분야 유망 중소벤처기업과의 협력을 지원해 혁신 기술개발을 촉진하겠다는 취지로 마련되었다.
우리 대학 기술가치창출원 산학협력센터(센터장 이건재)는 지난 5월부터 진행된 공모에 참여했으며, 과제 기획을 위한 전담 인력의 전문성과 후보 과제 발굴 역량을 높게 평가 받아 최종 선정됐다. 올해 처음 시도되는 이번 기술개발 사업은 ‘플랫폼 협력 기술개발’ 형태로 시범 운영된다. 운영기관이 시장에 필요한 기술을 직접 발굴해 기술제안요청서를 기획하고 중소기업과 공동 연구개발 등을 수행하는 방식이다. 또한, 플랫폼에 DB로 구축한 기술개발 경험 및 지식을 활용해 기업의 기술개발 수요에 따라 기술개발 발굴·기획, 협력기술개발, 공통기술사업화 등을 맞춤형으로 제공하는 패키지 지원 시스템이 도입될 예정이다. 우리 대학은 소부장 기업과의 협력 과제 수행을 위해 과제당 최대 3년간 12억 원을 지원 받는다. 중기부는 올해부터 2023년까지 140억 원의 규모로 전체 사업을 시범 운영한 뒤, 지속적인 사업 확대를 위한 예타(22~’31, 1.2조 원 규모) 추진도 검토할 계획이다.
2021.07.08 조회수 7646 -
인간 귀 모사한 음성 센서 세계 최초 상용화 길 터
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수와 왕희승 박사팀이 *공진형 유연 압전 음성 센서를 개발해 정확도가 높은 초고감도의 인공지능 기반 화자(話者) 식별 및 음성 보안기술을 구현했으며, 이를 스마트폰과 인공지능 스피커에 탑재해 제품화하는 데도 성공했다고 15일 밝혔다.
☞ 공진형 압전 음성 센서: 공진이란 특정 주파수 영역에서 센서가 큰 진폭으로 진동하는 현상을 말하며, 압전이란 압력을 가했을 때, 전기적인 신호가 자발적으로 생성되는 현상을 말한다. 음성에 의해 센서의 막이 진동하게 될 때, 공진 현상이 일어나 민감도 높은 전압 신호를 얻을 수 있다.
인간이 먼 거리의 소리를 인식하는 방법은 달팽이관에 있는 사다리꼴 막이 가청주파수 대역에서 수많은 공진 현상을 발생시키며 소리를 증폭하는 원리에 있다. 연구진은 이러한 원리의 효과를 극대화하기 위해 매우 얇은 유연 압전 막을 사용해 인간의 귀를 모사했고, 여러 공진 채널을 구현해 소리를 초고감도로 식별할 수 있는 공진형 음성 센서를 제작했다.
이건재 교수팀은 2018년도에 세계 최초로 공진형 유연 압전 음성 센서 개념을 제시한 데 이어, 이번 연구에서는 센서 구조에 따른 공진, 주파수, 압전 막의 역할 등을 이론적으로 밝히고 크기를 매우 소형화함과 동시에 성능이 향상된 음성 센서를 개발했다.
유연 압전 음성 센서는 원거리에서 스마트 기기들을 정확하게 제어하는 미래 사물인터넷 기술과 음성을 암호화하는 보안기술을 연결함으로써 소비자 맞춤형 서비스 제공에 크게 이바지할 것으로 전망된다.
생체 모사된 공진형 음성 센서는 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio, SNR)가 우수해 음성인식 기능이 뛰어나고 다수 채널을 보유하기 때문에, 인공지능 음성 서비스에 적은 데이터양으로도 화자 식별 정확도를 높이는 강점이 있다.
연구팀의 음성 센서는 같은 조건에서 정전용량형 상용 마이크로폰과 성능 비교를 진행한 결과, 음성 분석 및 화자 식별에 있어 인식률을 크게 높였고 조건에 따라 오류율을 60%에서 95%까지 줄일 수 있었다.
연구팀이 개발한 시제품은 이 교수가 교원 창업한 기업인 ㈜프로닉스 社를 통해 2020년 세계 가전박람회(CES)에서 공개된 바 있으며, 현재 해당 기술은 완성도 높은 인공지능 음성 기술을 시연하며 ㈜프로닉스 미국 지사를 통해 실리콘밸리의 유수 IT 기업들과 협업도 추진하고 있다.
이건재 교수는 "이번에 제품화된 모바일 음성 센서는 높은 민감도를 보유하면서도 크기를 획기적으로 줄였기 때문에 미래 인공지능기술을 구동하는 핵심 센서로 적용할 수 있다ˮ며 "현재 대량생산 상용화 공정도 완성 단계에 있어 실생활에 곧 적용될 수 있을 것이다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단의 휴먼플러스 인공지능 센서 센터의 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 `사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 2월 12일 字 게재됐다.
2021.02.16 조회수 83111 -
우리 대학 개교 50주년을 기념하는 국제학술지 특집호 발간
유명 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'가 내년 2월 개교 50주년을 맞는 우리 대학의 인공지능 센서·바이오·차세대 반도체 등 혁신 기술을 집중 소개하는 KAIST 50주년 기념특집호(50th Anniversary of KAIST)를 발간했다.
신소재공학과 이건재 교수가 편집장으로 참여한 '어드밴스드 머터리얼즈' 9월 특집호에서는 재료· 인공지능·전자·생명공학 등 미래 4차산업혁명 관련 분야에서 탁월한 성과를 거두고 있는 우리 교수 17명의 리뷰논문과 함께 세계적인 과학기술 선도기관으로서의 연구전략을 집중 조명했다.
어드밴스드 머터리얼즈는 이번 특집호를 통해, KAIST는 2019년에 Nature Index에서 세계 4위 Top Young 대학으로, 2018년에는 QS 세계대학평가 학과별 순위에서 신소재공학과가 세계 13위에 선정되는 한편 같은 저널에는 지난 10년간 200편 이상의 논문을 발표하는 등 세계적 선도연구기관이라고 KAIST를 소개했다.
이 저널은 또 638명의 전임 교수들과 6만 2,000여 명에 달하는 우리 졸업생들이 한국의 산업계와 학계를 이끌고 있다면서 한국을 대표하는 연구중심 대학으로서의 KAIST 비전과 성과, 현황 등을 자세히 소개했다.
특히 어드밴스드 머터리얼즈는 이번 특집호에서 98%의 높은 화자 인식률을 갖는 인공지능 유연 압전 음성 센서·에너지 응용을 위한 2차원 소재(2D materials)· 첨단 광유전학 기술·나노물질 기반의 암 정밀의학, 플렉시블 소자(유연 소자) 및 소재 기술·다중 광 산란을 이용한 무질서 광학기술 등을 대표논문으로 다뤘다.
이와 함께 독창적인 연구성과를 바탕으로 한 교수들의 활발한 기술 상용화와 창업 활동도 소개했다. 9월 특집호에 소개된 대표적인 교원 창업기업들은 '토모큐브(Tomocube·물리학과 박용근 교수)'를 포함해 '이노테라피(InnoTherapy·화학과 이해신 교수)', '솔립 테크(Solip Tech·신소재공학과 배병수 교수)', '프로닉스(FRONICS·신소재공학과 이건재 교수)', '멤스룩스(MEMSLUX·전기및전자공학부 윤준보 교수)', '피코 파운드리(Pico Foundry·신소재공학과 정연식 교수)' 등이다.
이번 KAIST 50주년 기념특집호를 공동 편집한 이건재 교수는 "KAIST의 50주년을 기념하는 특집호가 세계적 국제학술지에 출판돼 영광으로 생각한다"면서 "KAIST의 혁신적이며 창의적인 기술들을 전 세계 과학계에 널리 알리는 소중한 기회가 됐다"고 소감을 밝혔다.
이번 특집호는 국제학술지 Advanced Materials 2020년 9월호 KAIST 50th Anniversary로 출판됐다.
2020.09.03 조회수 26702 -
이건재 교수, 유창동 교수, 유연 압전 화자인식 음성센서 개발
〈 이 건 재 교수 〉
우리 대학 신소재공학과 이건재 교수와 전기및전자공학부 유창동 교수 공동 연구팀이 인공지능 기반의 화자(話者) 인식용 유연 압전 음성센서를 개발했다.
이번 연구를 통해 개인별 음성 서비스를 스마트 홈 가전이나 인공지능 비서, 생체 인증 분야 등 차세대 기술에 활용 가능할 것으로 기대된다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 9월호에 ‘민감도’와 ‘화자인식’ 논문 두 편으로 동시 게재됐고 현재 관련 기술은 실용화 단계에 있다. (민감도 논문 : Basilar Membrane-Inspired Self-Powered Acoustic Sensor Enabled by Highly Sensitive Multi Tunable Frequency Band, 화자인식 논문 : Machine Learning-based Self-powered Acoustic Sensor for Speaker Recognition)
음성 센서는 인간과 기계 사이의 자유로운 소통을 가능하게 만드는 가장 직관적인 수단으로 4차 산업혁명의 핵심 기술로 주목받고 있다. 음성센서 시장은 2021년 대략 160억 달러 규모로 커질 것으로 예상된다.
그러나 현재 산업계에서는 음성 신호 수신 시 정전용량을 측정하는 콘덴서 형식을 사용하기 때문에 민감도가 낮고 인식 거리가 짧아 화자 인식률에 한계가 있다.
이번 연구에서 이 교수 연구팀은 인간의 달팽이관을 모사해 주파수에 따라 다른 영역이 진동하는 사다리꼴의 얇은 막을 제작했다. 음성신호에 따른 공진형 진동을 유연 압전 물질을 통해 감지하는 자가발전 고민감 음성 센서를 개발했다.
연구팀의 음성 센서는 기존 기술 대비 2배 이상 높은 민감도를 가져 미세한 음성 신호를 원거리에서도 감지할 수 있다. 또한 다채널로 신호를 받아들여 하나의 언어에 대해 복수 개의 데이터를 얻을 수 있다.
이 기술을 기반으로 누가 이야기하는지 찾아내는 화자인식 시스템에 적용해 97.5%의 화자인식 성공률을 무향실에서 달성했고 기존 기술 대비 오류를 75% 이상 줄였다.
화자인식 서비스는 음성 분야에 세상을 바꿀 next big thing으로 기대를 받고 있다. 기존 기술은 소프트웨어 업그레이드를 통한 접근으로 인식률에 한계가 있었지만 연구팀의 기술은 하드웨어 센서를 개발함으로써 능력을 크게 향상시켰다. 추후 첨단 소프트웨어를 접목한다면 다양한 환경에서도 화자 및 음성 인식률을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
이건재 교수는 “이번에 개발한 머신 러닝 기반 고민감 유연 압전 음성센서는 화자를 정확하게 구별할 수 있기 때문에 개인별 음성 서비스를 스마트 가전이나 인공지능 비서에 접목할 수 있을 것이며 생체 인증 및 핀테크와 같은 보안 분야에서도 큰 역할을 할 수 있을 것이다”고 말했다.
이번 연구는 스마트 IT 융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다.
<관련 영상>
https://www.youtube.com/watch?v=QGEVJxCFVpc&feature=youtu.be
□ 그림 설명
그림1. 인간의 달팽이관을 모사한 유연 압전 음성 센서 구조
그림2. 인공지능을 통한 화자 인식 개략도
2018.10.04 조회수 16147