“과학기술이 지향해야 할 정말 중요한 포인트, 그것은 따뜻한 과학입니다.”
강대임 박사(한국표준과학연구원(KRISS) 휴먼인지환경사업본부장)는 지난 2009년 국책 과제인 '신경모방소자 및 인지시스템 융합연구단 사업'을 시작하면서 그동안 갖고 있었던 그의 생각에 큰 변화를 맞는다.

바로 ‘따뜻한 과학’이다.

“이전까지는 과학기술을 비즈니스라고 생각했었습니다. 그러나 인지시스템 융합연구단을 맡으면서 과학이 세상을 얼마나 따뜻하게 할 수 있고, 또 필요로 하는 사람들이 많다는 사실을 깨달았지요.”

제1회 TEDxDaedeokValley에서 따뜻한 과학을 주제로 강연하고 있는 강대임 박사.

이 사업은 청각자애인과 시각장애인들을 위한 감각센서를 개발하고, 이를 디스플레이나 마이크로폰 등을 통해 사용자에게 전달함으로서 이들이 눈과 귀가 되는 첨단 보조장치를 개발하는 것이다.

이를 통해 궁극적으로는 지능로봇에 사용되는 소자 및 인지시스템 개발로도 이어지게 된다.

연구 수행에 앞서 수요자 설문조사에 나섰던 강 본부장은 많은 장애인들의 사연과 불편한 점을 접하면서 이전과 다른 과학관을 갖게 됐다.

그는 이 연구를 통해 과학과 사회 시스템의 융합에 대해 새로운 안목을 찾게 된것이다.

부분적인 과학기술이 개발되더라도 이것이 사람들에게 적용되기 위해서는 사회 인프라가 조성돼야 하는데, 이것은 국가 차원의 일이지만 동시에 다른 사회구성원들의 관심이 절대적으로 중요하다는 것을 그는 깨달았다.

때문에 그는 ‘따뜻한 과학’은 장애인 등 수요자 뿐만 아니라 우리 사회 전체가 따뜻해질 때 비로소 그 완성을 볼 수 있다고 생각한다.

강 본부장은  “나아가 따뜻한 과학기술의 대상을 수요자는 물론 넓은 의미에서 과학기술을 실행하는 사람들의 마음까지도 따뜻해지게 하는 것을 고민 중”이라고 말했다.

“이번 연구 내용이 필요한 사람들에게 보급되기 위해서는 과학기술자들의 역할도 중요하겠지만 정부·사회와의 충분한 교감이 있어야 합니다.”

◆KRISS 발전과 함께 한 연구 인생

그의 과학자 인생은 1982년 KRISS에 입사하면서 시작됐다.


강 본부장은 입사 3년 후 그동안 개발한 ‘힘 센서’ 평가를 위해 일본에 두 달간 머무르면서 적지 않은 충격을 받았다.

당시 우리나라에는 변변한 평가 장치가 없던 시절, 그가 일본에서 본 시설들은 실로 어마어마했고 분야의 다양성도 놀라웠다.

강 본부장은 당시를 회상했다.

“그 때 큰 충격을 받고 생각을 많이 했다. 어떻게 일본 만큼 갈 수 있을지…, 세계 최고가 되자고 다짐했죠.”

기술도 부족했고, 연구 예산도 적었던 당시였지만, 강 본부장이 있던 힘 연구실은 각종 표준 연구기를 하나하나 자체 개발하기 시작했다.

그러던 중 큰 기회가 생겼다.

당시 국내 굴지의 건설사에서 측정용량 3000t 규모의 초대형 교량 포트 받침의 성능 시험기를 개발해달라는 부탁이 들어왔기 때문이다.

이 때 연구팀은 그 건설사에 시험기의 성능을 테스트할 표준기가 없어 일본까지 다녀와야 하는 현실을 알리며 이를 같이 개발해야 할 필요성을 역설했고, 결국 이에 대한 연구 지원까지 얻어냈다.

이렇게해서 연구팀은 국내 최초로 10MN(메가뉴튼) 급 표준기를 개발했다.

그 크기가 3층 건물 높이에 해당하는 초 대형 기기였다.

최초의 표준기 개발을 수행한 연구팀은 곧바로 측정기의 콤팩트화라는 새로운 도전장을 냈다.

이 도전은 곧 한발 한발 나아가는 연구팀에게 성과로 돌아왔다.

“1990년 대 중반을 넘어서면서 일본 내에서도 한국이 일본을 넘어섰다는 얘기가 나왔습니다."
“한 번은 독일 표준연구소 관계자가 KRISS를 방문했다가 우리가 만든 소형 표준기의 정확도에 깜짝 놀라기도 했지요.”

1990년 대 후반에는 표준연구 분야 선진국이었던 일본에서 오히려 기술을 보고 배우기 위해 우리나라를 찾게 되면서 새로운 위상을 정립할 수 있었다.

이즈음 강 본부장은 KRISS의 힘 연구 분야를 세계 최고인 미국과 독일과 함께 트로이카 체제로 만들기로 마음먹었다.

특히 나라별로 산업체계가 다르고 요구하는 측정 용량도 다른 현실에서 특화된 분야의 일등 전략이 규모화의 부족을 극복할 수 있는 길이라고 강 본부장은 생각했다.

이를 통해 국제 사회에서 KRISS의 위상은 더욱 높아졌고, 강 본부장은 지난 2009년부터 국제측정연합(IMEKO) 의장직에 선임되는 영예까지 안았다.

강 본부장은 “현대 과학은 표준과 응용, 기초연구와 산업연구가 적절한 조화를 이루워야 한다”고 말한다.

특히 강 본부장은 “따뜻한 과학기술이 왜 필요한지를 국민들에게 알려 연구자나 정부 뿐만 아니라 국민들도 따뜻한 과학기술에 관심을 갖도록 하는데 작은 역할을 하고 싶다”고 뜻을 내비쳤다.
                                                                                                    <이재형 기자>

장애인들을 위한 과학, 이어헬퍼, 아이헬퍼

휴먼인지환경사업본부는 소자 및 인지시스템 융합연구단(KRISS), 의료인지 융합연구단(ETRI), 실내공기청정 융합연구단(KIST) 등 세 가지 파트로 나뉘어 연구를 수행 중이다.

한국표준과학연구원(KRISS) 강대임 박사는 이를 총괄하는 휴먼인지환경사업본부장을 맡고 있으면서 동시에 소자 및 인지시스템 융합연구단장직을 겸하고 있다.

소자 및 인지시스템 융합연구단은 생명체를 모사한 센서와 인간의 인지·감정 시스템 개발을 통한 복합형 감각 도우미 기술을 개발한다.

이를 통해 시각·청각·촉간 센서의 복합 처리로 청각장애인의 귀가 되어주는 이어헬퍼(Ear helper)와 시각장애인을 위한 아이헬퍼(Eye helper)를 상용화하고, 나아가 미래 로봇에 적용될 감각센서 개발 기술을 확보하는 것이 목표다.

이어헬퍼는 특수 안경에 탑재된 청각 센서인 초소형 미세전자기계(MEMS)가 소리를 감지해 이를 그래픽 디스플레이를 통해 위치와 크기 등으로 전달해준다.

아이헬퍼는 GPS 신호와 적외선, 초음파 등을 활용해 얻은 시각 정보를 음성 및 촉각으로 변환해 시각장애인에게 전해줌으로써 길 안내는 물론 상대방의 표정까지 느낄 수 있도록 정밀한 전달장치를 개발하는 것이 목표다.

연구단은 이 같은 감각도우미에 활용되는 소자의 핵심 원천기술을 개발하고 있다.

특히 청각도우미 안경과 시각도우미 지팡이에 감정인식 알고리즘을 장착해 상대방의 감정인식에 도움을 줄 수 있도록 인지-감성 통합 모델을 개발 중이며, 다중감각 정보처리와 인지기능 향상을 통한 휴먼인터페이스 시스템 성능 향상에 대한 기초 연구도 진행 중이다.

강 본부장은 “복합 감각을 이용한 감각도우미는 국내외에서 최초로 시도되는 기술”이라며 “단지 기술개발에만 몰입하지 않고 어떻게 성과를 만들어 낼 것인지에 대해서도 노력할 것”이라고 밝혔다.

                                                                                                                                <이재형 기자>



강대임 박사 TEDxDaedeokValley 강연 동영상 보기
http://www.youtube.com/watch?v=FhUaKyyYSQE

TEDxDaedeokValley 강연자료

조금은 특별한 나의 따뜻한 과학기술 이야기
(2011/05/07 강대임)

슬라이드 1: 안녕하세요. 강대임 연구원입니다. 테드 강연 발표자들과 테드을 주관하시는 분들과의 사전 만남이 있었습니다. 주관하시는 분들이 발표자들에 요청한 것은 세상을 깜짝 놀랄게 할 만한 강연, 청중들이 영원히 잊을 수 없는 그런 강연을 해 달라는 것이었습니다. 아마 오늘 발표하시는 연사분들이 여러분들을 깜짝 놀라게 할 내용들을 주로 들려 주실 것입니다. 여러분들이 오늘 너무 많이 놀라서 쇼크를 받을까봐, 저는 평범한 내용이지만 그러나 조금은 특별한 저의 따뜻한 과학기술에 대해서 말씀드리고자 합니다.

슬라이드 2 : 여러분 과학기술하면 어떤 것이 생각나십니까 ? 고등학교 과학실험실에서 접했던 비커와 장비들, 아니면 20세기 최고의 과학자 아인슈타인 , 발명왕 에디슨

Science는 라틴어 Scire(싸이어리)에서 유래된 단어로 “어떤 사물을 안다”라는 뜻입니다. 무엇을 안다. 여기에서 “안다”라는 것은 무슨 의미일까요 ? 나와 여러분들이 알고 있는 A라는 사람이 있다고 합시다. 내가 A에 대해 알고 있는 내용과 여러분이 알고 있는 내용이 같을까요 ? 다를까요 ? 질문을 던짐. 예. 같을 수도 있고 다를 수도 있겠죠. 여기에서 안다는 의미는 과학을 뜻하지 않습니다. 즉 과학이란 검증 가능한 방법으로 얻어진 자연체계에 대한 지식을 말합니다. 따라서 과학은 반복적인 실험을 통해서 보편성을 확보해야 합니다. 즉 반복성이 있어야 한다는 뜻이죠. 그러다 보니 과학하면 많은 사람들에게 딱딱한 것이란 이이미지를 주는 것입니다. 오늘의 제 주제와 정 반대 의미죠 ?

슬라이드 3: 그러면 과학은 왜 연구하는 것일까요 ? 첫 번째는 호기심 때문일 것입니다. 여기 20세기 대표적 발견들이 있습니다. X레이, 비행기, 페니실린, 이중나선 등이죠. 예를 들어 엑스레이는 독일의 물리학자 뢴트겐이 우연히 발견했습니다. 렌트겐은 음극관을 이용한 실험중 눈에 보이지 않는 특성광선이 물질을 투과하는 성질은 발견했고 미지의 광원이란 의미로 엑스레이란 이름을 명명했습니다. 두 번째는 우리의 삶을 편리하게 해 주기 위해서 일 것입니다. 20세기 최고 발명품중의 하나로 평가받는 나일론은 1938년 미국 듀폰사가 개발한 것입니다. 나일론은 거미줄보다 가늘고 철선보다 강한 최초의 합성수지입니다. 나일론으로 만든 첫 번째 상품인 여성용 스타킹이었는데 1940년 출시 첫해 6400만 켤레가 팔렸다고 합니다. 컴퓨터, 인터넷, 요즘 돌풍을 일으키고 있는 스마트폰도 다 비슷하죠. 우리의 삶을 바꾸어 놓고 있습니다. 

슬라이드4 : 21세기 들어와서 과학기술을 하는 이유로 단순한 호기심 연구에 그치지 않고 첨단산업과의 접목을 통해서 고부가가치를 만들어 내고 있습니다. 요즘 아이폰과 아이패드로 잘 나가는 애플을 한번 봅시다. 2010년 애플의 총 매출은 763억달러이고 이익이 116억달러입니다. 우리나라의 국가 연구개발 투자액이 137억불임을 감안하면 대단한 성과입니다. 글로벌 기업뿐만 아니라 대부분 기업들이 기업의 생존을 위해서 과학기술에 매달리고 있습니다.

슬라이드 5 : 그러면 과학기술을 하는 이유가 이게 전부일까요 ? 

슬라이드 6 : 1999년 헝가리 부다페스트에서 열린 유네스코 ‘세계과학회의’가 채택한 선언문을 주목할 필요가 있습니다. 선언문에서 과학과 공학의 중요한 목표중 하나로 “사회안의, 사회를 위한 과학기술(Science in society and science for society)"입니다. 내용중 일부를 직접 읽어 보겠습니다. ”과학연구의 실행과 그 결과로부터 나온 지식의 이용은 항상 인류의 빈곤의 감소를 포함하는 복지를 목표로 해야 한다. 이 선언문에서 저는 복지에 방점을 찍었습니다. 따라서 미래의 과학기술은 복지를 지향하는 따뜻한 과학기술이어야 할 것이다. 

슬라이드 7 : 그러면 따뜻한 과학기술이 무엇이냐 ? 사전적 정의는 아니지만 따뜻한 과학기술이란 수익성이 없다는 이유로 과학기술이 개발, 적용되지 않는 일종의 과학기술 사각지대를 메우기 위해 노력하는 것이라고 말할 수 있지 않을까요 ?  

슬라이드 8 : 따뜻한 과학기술에는 Low tech을 활용하여 소외계층의 소득증대나 삶의 질을 높이는 일입니다. 예로서 베스트가르드사가 개발한 휴대용 정수기입니다. 단 돈 2달러에 매일 2리터씩 물을 일년간 정수할 수 있습니다. 전 세계적으로 오염된 물로 인하여 매일 6천명씩 사망하고 있습니다. 또한 장애우나 노약자 등 소외계층의 불편을 줄이고 생활을 도와주는 quality of life tech 이 있으며, 소외계층과 지역에 과학기술 강연을 제공하여 과학기술 정보를 공유하는 것도 넓은 의미의 따뜻한 과학기술이 아닐까 생각합니다.  

슬라이드 9 : 나는 누구인가 ? 

슬라이드 10 : 저는 1982년부터 한국표준과학연구원에서 힘의 측정표준을 연구해 왔습니다. 우리나라 힘의 기준이 되는 힘표준기 개발연구와 여러 가지 힘을 측정하는 힘측정센서 개발도 하였으며 특히 손의 촉감을 감지하는 기능을 가진 촉각소자 개발을 하였습니다. 딱딱한 과학기술을 오랫동안 해왔습니다.  

슬라이드 11. 촉각소자를 개발한 경험으로 저는 2년 전부터 신경모방소자 및 인지 시스템 연구단 단장을 맡아 타 연구소와 대학들의 연구원들과 융합연구를 시작했습니다. 연구단은 시각, 촉각, 청각 소자와 인지/감성시스템 개발과 함께 이것들을 융합하여 청각장애우용 도우미와 시각장애우용 도우미를 개발하고 있습니다. 

슬라이드 12 : 여러분 ! 글러브란 영화 보셨나요 ?  

슬라이드 13 : 청각장애우들이 가장 듣고 싶어하는 소리가 무엇일까요 ? 저희가 설문조사한 결과에 의하면 자동차 경적소리 등 위험상황을 알고 싶어 합니다. 소리가 안 들리기 때문에 어떤 상황이 위험한 상황인지 일상적인 상황인지가 잘 구분하지 못하기 때문입니다. 그 다음으로 애를 키우는 엄마의 경우 애의 울음소리를 듣고 싶어 하구요. 파도소리, 새소리 등 자연음도 듣고 싶어 합니다.  

슬라이드 14 : 저희 연구팀에서는 소리의 전달을 안경에 장착된 마이크로폰으로 소리를 감지하여 안경에 위험상황을 표시하여 주는 장치를 개발하고 있습니다.  

슬라이드 15 : 그러면 청각장우들에게 소리의 감성을 어떻게 전달할 수 있을까요 ? 우리가 내는 소리는 음향학적으로 주파수 분석을 통하여 loudness(소리의 강도), Sharpness(날카로움), fluctuation, 순음성, 거침성 등의 물리량으로 표시할 수 있습니다. 예를 들어 아기 웃음의 소리의 경우, loudness 31, sharpness 3.2, fluctuation 4 등으로 표시할 수 있습니다. 아기 웃음소리, 울음소리, 파도소리 등 여러 가지 소리를 사람들에게 들려 주고 그 소리가 기쁜 소리인지, 슬픈소리인지, 분노를 느끼게 하는 소리인지에 대해 주관적 평가를 합니다. 이것을 소리감성모델이라고 합니다. 소리를 청각장애우에게 직접 전달할 수가 없기 때문에 우리는 촉감을 통하여 소리의 감성을 전달하고자 합니다. 즉 위와 같은 표면 자극기에 표면의 거친 정도, 떨어주는 주파수, 누르는 압력, 따뜻함의 정도를 조절하여 청각장애우들이 소리의 감성을 느끼게 하는 것입니다. 예를 들어 솜털같은 표면을 따뜻하게 한 후 적당한 힘과 주파수로 떨어주면 우리는 기분이 좋아집니다. 이것을 구현하는 것입니다. 

슬라이드 16. 본 연구팀에서 개발하는 청각도우미 동영상을 잠깐 시청하겠습니다. 

슬라이드 17. 다음은 시각장애우용 도우미에 대해 말씀드리겠습니다. 시각장애인들이 가장 원하는 것은 버스나 지하철을 타고 원하는 장소를 찾아 가는 것입니다. 더 나아가 상대방을 인식하고 그 사람이 누구인지, 그 사람의 감정 상태는 어떤지를 알 수 있다면 금상첨화겠죠. 여러분! 자동차의 위치를 알려 주는 GPS기반 위치정보 시스템을 많이 사용하고 있으시죠 ? GPS는 실외환경에서 사용할 수 있으나 실내나 지하에 가면 먹통이 됩니다. 그래서 우리는 초음파와 IR 송수신기를 이용하여 실내에서 원하는 위치를 찾아 갈 수 있도록 하고 있습니다. 여기 그림에서 보이는 것이 시각 도우미용 하드웨어인데 필요한 여러 가지 소자와 프로세스를 통합하여 스마트폰과 같은 단말기 형태로 만들어 질 것입니다.  

슬라이드 18. 실내에서 장애물을 인지하거나 화장실, 출구번호 등을 찾기 위해서 안경에 있는 카메라로 영상을 인식하여 여러 가지 프로세스를 거쳐 이 정보를 음성과 바로 전에 보여 드렸던 하드웨어의 촉각제시 장치를 이용하여 알려 주게 됩니다. 또한 카메라로 상대방 얼굴을 인식하여 누구인지 알려 주는 기능을 갖고 있습니다.  

슬라이드 19. 상대방의 감정인식을 하는 프로세스에 대해 말씀드리겠습니다. 카메라를 이용하여 상대방의 얼굴표준을 인식하고 피부온도 등 생리신호를 감지하여 상대방의 감정 상태를 인식하게 됩니다. 이 감정을 시각장애우에게 청각이나 촉각으로 전달하는 것이죠. 

슬라이드 20. 우리 팀이 개발중인 시각도우미 동영상을 보시겠습니다. 어떻습니까 ? 여러분들이 시각장애인이라면 이 장치를 사시겠습니까 ?  


슬라이드 21. 이 따뜻한 과학기술 연구를 하면서 느낀 점을 정리하면 첫째, 이런 연구는 돈이 되지 않는다 즉 비즈니스 모델로는 별로다 라는 것입니다. 둘째, 장애우나 노약자들이 이런 장비를 살만큼 경제적 여유가 없다는 것이다. 셋째는 이런 장비들을 운영하기 위해서는 사회적 인프라가 갖추어져야 한다는 것이다. 예를 들어 초음파 인식장치로 화장실을 찾아 가기 위해서는 화장실마다 초음파 송신 장치를 부착해야 합니다. 즉 사회적 인프라 구축비용이 많이 소요된다는 것입니다. 따라서 오늘 강연을 마무리하면서 저는 몇 가지 제안을 하고자 합니다. 첫째, 따뜻한 과학기술이 비즈니스 모델이 될 수 있도록 국가적으로 정책적 지원을 해달라는 것입니다. 둘째, 우리 과학기술자나 기업들이 노블리제 오블리제 정신을 가지고 따뜻한 과학기술을 개발하고 상용화하여 우리 사회의 낮은 곳을 따뜻하게 품어 줄 것을 제안합니다. 마지막으로 이 사업에 대해 여기 계신 여러분의 관심과 응원을 요청합니다. 여러분 ! 따뜻한 과학기술 밀어 주실거죠 ? 감사합니다.







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posted by 이재형 과학이야기