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신   년   사



친애하는 KAIST 가족 여러분, 


2018년 무술년(戊戌年) 새해가 밝았습니다. 댁내 건강과 행복이 함께 하는 다복(多福)한 새해 맞으시길 기원합니다. 


‘황금 개의 해’는 강한 책임감을 갖고 믿음을 주는 사람들이 크게 인정받는 한 해가 된다고 합니다. 

새해에도 힘을 모아 우리대학의 소명을 완수하며 국가와 국민에게 신뢰를 받는 한 해가 되기를 소망합니다. 


지난해는 KAIST의 역사에 오래도록 기억될 뜻깊은 한 해였습니다. 

학문과 인류사회의 발전을 위한 우리 구성원들의 열정과 헌신은 다양한 성취로 이어지며 국내외에서 널리 인정받았습니다. 


정부를 비롯해 국제적인 기관들로부터의 수상실적은 KAIST의 도전과 혁신이 만들어낸 성과를 대변해주었습니다. 

황규영 명예교수님과 이상엽 교수님께서 ‘2017 대한민국 최고과학기술인상’을 수상하셨습니다. 

우리 대학은 단 2명의 수상자를 선정한 이 상을 석권하는 영광을 누렸습니다. 

이 외에도 작년 한 해 동안 20여 분이 넘는 교수님께서 정부, 학회 등 국내외 유수 기관으로부터 혁신적인 연구 성과와 그간의 공로를 크게 인정받았습니다. 


우리 학생들의 수상실적도 괄목할만합니다. 

전산학부 오상은 박사과정 학생구글(Google) PhD 펠로우에 선정되는 등 많은 학생들이 다양한 상을 수상했습니다. 학부생들로 구성된 ‘KAIST 아프리카 봉사단’은 ‘2017 월드프렌즈 ICT 봉사단 성과보고 대회’ 전 부문에서 배려(Care)의 정신을 인정받는 영예를 안았습니다. 

우리 대학의 명성을 크게 드높여준 모든 수상자들께 다시 한번 축하와 감사의 마음을 전합니다. 


우리 대학은 선도형 R&D를 통해 국가와 인류발전에 공헌했습니다. 

세계 최고이거나, 최초이거나, 유일한 연구를 목표로 달려왔습니다. 

2017년 발표된 우리 대학의 10대 우수성과에서 보듯이 박용근 교수님 등 많은 교수님들의 혁신적인 연구들이 인류가 당면한 난제를 해결하거나 창업으로 이어져 세계 속에 KAIST의 저력을 알려왔습니다. 


이렇듯 임팩트 있는 연구개발 성과에 힘입어 2017년도 총연구비는 전년 대비 약 15%(정부 9.7%, 민간 40%)가 증가하여 3,400여억 원에 이르렀습니다. 


한 해 동안 우리는 창업의 산실이자 벤처 사관학교로서의 명성을 이어갔습니다. 

기술기반의 한국형 스타트업 모델을 개발해 창업문화 확산에 집중했습니다. 

이러한 노력은 교원창업 10건, 학생창업 13건으로 이어졌습니다. 


기술 분야별 특허 포트폴리오를 구축해 대형 기술이전이 증가하는 추세에 있습니다. 

특히, 국내대학 최초로 국제표준특허로 등록된 차세대 고효율 영상 압축기술(HEVC, High Efficiency Video Coding)을 비롯해 국내외에서 22건의 관련 표준특허를 획득함으로써 더욱 강한 특허 포트폴리오가 구축되었습니다. 


개교 이래 최초로 ‘4차 산업혁명 핵심 특허기술 설명회’를 개최했습니다. 

설명회는 국내 중소․중견기업들의 경쟁력 있는 기술과 특허에 대한 갈증을 해소하고자 마련되었습니다. 

197개 기업, 250여 명의 기업인이 참석했습니다. 

우리 대학의 경쟁력 있는 특허 10건을 엄선해 연구자와 기업인들이 직접 만나 소통한 결과 기술이전으로 이어지는 성과를 냈습니다. 


이러한 노력들이 모여 세계적인 경쟁력을 인정받는 한 해를 보냈습니다. 

2017 QS 세계대학 학과별 평가’에서 재료공학 13위 등 여러 전공들이 Top20 내에 랭크되었습니다. 

대학이 보유한 특허의 경제적 가치나 경쟁력 등을 종합적으로 판단하는 톰슨 로이터의 ‘세계에서 가장 혁신대학 평가’에서 2016년과 2017년 연속으로 세계 6위, 아시아 1위에 선정되었습니다. 


많은 분께서 KAIST의 약진에 큰 관심을 가지고 성원해주셨습니다. 

기금모금액이 전년 대비 330% 증가했습니다. 글로벌 경기침체 등 여러 요인들로 인해 한동안 소강 되었던 발전기금 모금이 다시 활기를 찾았습니다. 

한 해 기부 건수가 최초로 1만1천여 건을 넘어섰습니다. 


국제화를 위한 부단한 노력이 지속되었습니다. 지난해 6월 ‘제1회 엠버시 데이(Embassy Day)’를 개최했습니다. 

65개국에서 31명의 대사를 위시해 100여 명의 주한 외교관들이 참석했습니다. 

행사에 참석한 주한 대사들로부터 자국 학생들의 입학기회를 늘려달라는 요청과 협력요구가 쇄도하고 있습니다. 

앞으로 각국의 주한대사관들을 교두보로 삼아 우수한 교원과 학생들을 유치할 수 있도록 적극적으로 협력해 나갈 것입니다. 


우수 외국인 학생 유치 활동에 힘입어 전년 대비 학위과정과 교환학생을 포함한 외국인 학생 수가 약 7.3% 증가했습니다. 

외국인 구성원이 증가하면서 글로벌 캠퍼스 구축의 중요성이 더욱 증가했습니다. 

한영 이중언어 캠퍼스가 조성될 수 있도록 다양한 사업을 기획․추진했습니다. 

2017년도 신입 행정직원 채용 시 업무 능력에 더해 영어 구사 능력을 심도 있게 평가하여 영어소통이 원활한 22명의 우수한 신입직원을 채용했습니다. 


기관경쟁력의 핵심은 우수한 인재입니다. 

지난해에는 특별히 우수한 26명의 신임교원을 임용했습니다. 

또한, 12명에게 학교의 공식적인 오퍼 레터(Offer Letter)를 보냈습니다.

최근 임용되는 교직원들은 인성과 실력은 물론 국제적 감각을 두루 겸비한 인재들입니다. 

총장으로서 학교에 뛰어난 인재들을 대거 유치할 수 있어 기쁩니다. 


제16대 총장으로 취임하며 미래전략 혁신의 중요성을 강조했습니다. 

기관의 구성원들이 비전을 공유하고 한 방향으로 힘을 모아야만 대약진(Quantum Jump)할 수 있습니다. 

취임과 동시에 비전2031 위원회를 가동해 KAIST의 밝은 미래를 담보할 수 있는 단기 및 중장기 발전전략을 세웠습니다. 


10개월 동안 140여 명의 내부 구성원들이 자발적으로 참여해 구체적인 혁신전략들을 수립했습니다. 

수고하신 위원들께 감사드립니다. 

교수 워크숍 토의, 직원 및 학생 공청회, 외부전문가 공청회 등 소통의 장을 마련해 숙의(熟議)의 과정을 거쳤습니다. 

최종적으로 세계적인 인사들로 구성된 총장자문위원회(PAC)의 검토를 앞두고 있습니다. 


지난 한 해 동안 우리 대학이 일군 눈부신 발전과 성취는 KAIST 전 가족의 노력과 헌신이 빚어낸 열매입니다. 

이번 기회를 통해 우리 가족 여러분께 충심으로 감사의 마음을 전합니다. 


친애하는 KAIST 가족 여러분, 


2018년은 우리 대학이 ‘글로벌 가치창출 세계선도대학(Global Value-Creative World-Leading University)’을 향해 힘차게 도약하는 원년이 될 것입니다. 


지난해 2월, 제16대 총장으로 취임하며 제시한 5대 혁신방안에 대한 전략들이 비전2031 위원회를 통해 더욱 구체화되었습니다. 

이를 토대로 도전과 혁신을 가속하고자 합니다. 


올해 우리의 꿈을 이루기 위해 중점적으로 추진할 5대 혁신은 다음과 같습니다. 


첫째, 교육 혁신입니다. 


4차 산업혁명 시대는 과학기술이 인류사회의 변화를 주도합니다. 

어떤 과학기술 인재를 양성할 것인가’는 앞으로 국가의 운명을 좌우하는 중요한 이슈입니다. 

우리는 과학기술의 사회적 가치를 높이는 창의적 융합 인재를 양성하기 위해 노력해야 합니다. 


이를 위해, ‘융합기초학부’를 설치해 4차 산업혁명에 대비한 글로벌 리더양성 교육모델을 제시하고자 합니다. 

‘융합기초학부’는 무학과 트랙으로 운영되며 튼튼한 기초과학, 기초공학 지식을 갖추고 다양한 전공 분야를 넘나들며 변화하는 환경에 빠르게 적응할 수 있는 인재양성에 기여할 것입니다. 

김종득 추진단장님을 비롯해 11명의 내부 교수들로 구성된 ‘융합기초학부 설립추진단’을 가동하였습니다. 추진단은 교과과정 설계, 교과목 개발계획 수립 등 2019년 3월 교육개시를 목표로 수고해줄 것입니다. 기존 학과에 ‘융합기초학부’가 추가로 설치되어 학생들의 전공 선택 폭이 넓어지게 될 것입니다. 


우리 학생들의 활동무대는 전 세계입니다. 세계를 바라보며 원대한 비전을 가질 수 있도록 ‘Global Shaper로서 세상을 어떻게 바꿀 것인지’, ‘Global Innovator로서 세상을 어떻게 혁신할 것인지’, ‘Global Mover로서 세상을 어떻게 움직여 갈 것인지’를 고민할 수 있도록 교육할 것입니다. 

특히, 봉사에 대한 열정, 도전과 희생정신, 리더로서의 책임감을 함양할 기회를 확대해 나갈 수 있도록 글로벌 봉사단 활동을 활성화할 것입니다. 

노벨상 수상자 등 학생들에게 롤 모델이 될 수 있는 글로벌 리더들을 초청해 함께 호흡할 기회를 확대해 나갈 것입니다. 


한편, 가상캠퍼스(Virtual Campus)를 확대․운영해 기업인력의 업스킬링(upskilling)과 대국민 교육에 힘쓰고자 합니다. 

4차 산업혁명 시대에 접어들면서 기업들은 경쟁력 제고를 위한 인력 재교육 프로그램이 절실합니다. 

Edu4.0KOOC 등 우리가 보유한 스마트 학습 인프라와 교육 노하우를 접목한 학위과정을 운영하고자 합니다. 

원격강의를 제공해 학업과 실무를 병행할 수 있도록 할 예정입니다. 


둘째, 연구 혁신입니다. 


4차 산업혁명 시대에 접어들면서 융복합화가 가속화되고 있습니다. 

4차 산업혁명의 메가트랜드 중 하나인 융복합화는 이제 연구에서도 선택이 아닌 필수요소가 되었습니다. 


이러한 변화에 발맞추어, 한층 강화된 융합연구가 가능한 4차 산업혁명 융합관 건립을 재추진할 것입니다. 


학문의 깊이 있는 발전을 위해 초세대(超世代) 협업연구실(Cross-Generation Collaborative Lab)을 선정해 성공모델을 만들어 갈 예정입니다. 

시니어와 주니어 교수가 상보적․연속적으로 협력하며 학문의 대를 이어갈 수 있는 제도를 국내 최초로 정착시키고자 합니다. 


산․학․연과의 협업 강화 노력은 지속되어야 합니다. 오픈이노베이션협업연구의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 산․학․연 협업의 트리플 헬릭스(Triple Helix) 모델 구현을 통해 KAIST의 지경(地境)을 더욱 넓혀갈 것입니다. 


셋째, 기술사업화 혁신입니다. 


대학의 R&DB는 대학재정 확충뿐 아니라 청년 일자리 창출과 국가경쟁력 제고를 위해 매우 중요합니다. 


기술출자기업 및 창업 활성화를 통해 우리 대학의 지식재산과 경제적 부가가치 창출을 극대화하고자 합니다. 

성장 가능성 있는 우수 기술과 기업을 선별할 수 있는 전문인력을 충원해 나갈 것입니다. 

선별된 기술․기업에 대한 출자방식을 상황에 맞도록 다양화하는 제도를 개발해 도입할 것입니다. 

창업과 관련된 전반적인 규정을 검토해 창업의 속도를 높이겠습니다. 

학생창업 성공사례를 발굴하고 롤 모델이 될 수 있는 기업인들을 초청해 창업에 도전하는 문화를 제고하겠습니다. 


KAIST의 우수한 기술이 투자를 받아 기술사업화가 가속화될 수 있도록 국내외 창투사와 협력할 것입니다. 

일례로, 이스라엘 요즈마 펀드의 투자 활성화를 위해 양해각서를 체결하고 협력방안을 모색하고 있습니다. 


4차 산업혁명 시대에 접어들면서 기업환경이 급속도로 변화하고 있습니다. 

K-Industry 4.0을 출범해 중소기업의 스마트화를 선도하고자 합니다. 

이를 위해, K-Industry 4.0 추진단을 출범하고, KAIST의 우수한 인적자원과 기술력을 바탕으로 우리나라 중소기업들이 세계적인 수준의 스마트 팩토리를 구축할 수 있도록 지원할 예정입니다. 


넷째, 국제화 혁신입니다. 


국제화는 선택이 아닌 필수(MUST)입니다. 


한영 이중언어 소통 캠퍼스 구축사업이 강화됩니다. 

영어 실력을 향상할 수 있는 교육 기회를 확대해 나갈 것입니다. 

외국인 구성원에게는 한국어 학습기회를 적극적으로 제공하겠습니다. 

한국어 학습연계형 문화체험 프로그램 등을 개발하겠습니다. 

포탈 등 교내 정보 공유매체의 이중언어 사용을 강화할 것입니다. 


외국인 친화적인 캠퍼스 환경을 구축하는데 더욱 큰 노력을 기울일 것입니다. 

외국인 학생들의 어려움을 선제적으로 파악해 상담하고 문제를 해결할 방안을 적극적으로 모색할 것입니다. 

KAIST 어린이집 수용인원 확대, 대전외국인학교(TCIS)와의 긴밀한 협력 등을 통해 외국인 구성원들의 자녀 교육환경 지원책을 구체화하겠습니다. 


해외인지도 제고 활동을 강화할 것입니다. 

세계경제포럼(WEF)과 같은 세계적인 기관들과 국제행사를 공동개최하며 유대관계를 강화해 나갈 것입니다. 

총장으로서 THE와 QS 등 세계대학평가 기관들에서 개최하는 국제행사에 적극적으로 참여해 초청강연을 통해 우리 대학의 교육․연구․기술사업화 역량을 능동적으로 알리고자 합니다. 


마지막으로, 미래전략 혁신입니다. 


올해는 ‘글로벌 가치창출 세계선도대학’으로 발돋움하는 원년이 될 것입니다. KAIST는 국가와 국민들께 희망의 등불이 되는 선도적인 역할을 할 때 존재의 가치가 있습니다. 


앞서 말씀드린 비전2031 보고서의 최종 검토가 마무리 단계에 있습니다. 

보고서는 추후 ‘KAIST가 열어가는 대한민국(가칭)’으로 출판되어 국민들께 공유될 예정입니다. 

또한, 올해 3월 20일 ‘KAIST 비전2031 선포식’을 통해 국가와 국민들께 새로운 비전을 소개하고 희망찬 미래를 약속드리는 시간을 마련할 것입니다. 

여러분의 많은 관심과 적극적인 참여를 부탁드립니다. 


4월에는 세계경제포럼(WEF)과 ‘4차 산업혁명 구현에 관한 국제포럼’을 국내에서 공동개최합니다. 

이 포럼에는 4차 산업혁명의 개념을 창시한 클라우스 슈밥 회장이 직접 참석할 예정입니다. 

KAIST는 WEF와 긴밀히 협력해 4차 산업혁명의 롤 모델을 만들어가며 국제적 위상을 높일 것입니다. 


한편, ‘(가칭) KAIST 미래전략연구소’를 출범해 불확실의 시대에 국민들께 희망을 주고자 합니다. 

국가와 기관이 지속해서 발전하기 위해서는 싱크탱크 그룹의 숙성된 전략이 필요합니다. 

미래전략연구소는 우리 대학의 미래전략과 더불어 국가 주요 이슈들에 관한 전략을 연구하고 조언하는 싱크탱크 그룹이 될 것입니다. 


사랑하는 KAIST 가족 여러분, 


우리는 그동안 ‘창의와 도전’ 정신 아래 수월성을 추구하며 더 큰 가치와 미래를 만들고자 노력했습니다.
이제 KAIST의 조직문화에 배려의 정신을 추가하려고 합니다.

서로를 생각하고 격려해주는 따뜻함과 감동이 있는 캠퍼스를 만들어 가고자 합니다. 


지난 연말 외국인 구성원을 위한 송년 행사에 참석했습니다. 

행사에서 외국인 학생들이 한 해 동안 가장 수고해준 학교 구성원에게 감사패를 전달하는 순서가 있었습니다. 

학생들은 환경미화 도우미에게 감사의 마음을 전했습니다. 감사패 전달식을 보면서 크게 감동했습니다. 

40여 년 전 미국 유학 시절 ‘왜 나는 저런 생각을 하지 못했을까?’를 생각하며 부끄러웠습니다. 


KAIST는 92개국에서 온 900여 명의 외국인 학생들이 생활하는 글로벌 캠퍼스로 성장했습니다. 외국인 학생 비율은 점차 증가할 것입니다.
다양성을 포용할 수 있는 선진문화를 구축하는 것이 더욱 중요해졌습니다.
그동안 우리가 추구해온 ‘창의와 도전’의 정신도 ‘배려’라는 바구니 안에 담길 때 더욱 가치가 있고 빛을 낼 수 있습니다. 


우리는 그동안 도전정신과 창의력을 가진 인재상을 강조해왔습니다. 

이제는 배려의 정신을 추가해 창의(Creativity), 도전(Challenge), 배려(Caring) ‘3C’ 인재를 양성할 수 있도록 노력할 것입니다. 


‘3C’의 인재상은 앞으로 학생선발은 물론 교수와 직원을 채용할 때에도 중요한 선발 잣대가 될 것입니다. 

또한, 우리 구성원들이 함께 배려하며 상생․발전할 수 있는 배려의 정신을 체득할 수 있도록 다양한 교육프로그램을 개발해 제공할 것입니다. 


여러분이 KAIST입니다. KAIST는 대한민국의 미래입니다. 역사의 지평선 너머를 보는 우리의 꿈과 비전은 국가와 인류사회의 발전에 크게 기여할 것입니다. 

글로벌 가치창출 세계선도대학’을 향한 우리의 도전과 혁신과 배려의 정신은 KAIST가 4차 산업혁명의 선봉장이 되고, 국민들의 자긍심을 고양하며, 대한민국이 선진국으로 도약하는 초석이 될 것입니다. 


2018년 무술년(戊戌年) 새해, 계획하시는 일마다 “무엇이든지 술술 풀리는” 축복의 한 해가 되기를 기원합니다. 


감사합니다.



2018. 01. 02. 

KAIST 총장

신   성   철


신성철 KAIST 총장


posted by 글쓴이 과학이야기

요즘 적용범위가 급격하게 늘고 있는 증강현실.

실제를 바탕으로 구현되는 증강현실은 그 자체만으로도 신기한데요.

그런데 증강현실에 나타나는 캐릭터를 사용자가 자유롭게 움직이고 변화시킬 수 있다면 어떨까요?

그것도 간단하게 스마트폰 앱으로 말이죠.

증강현실 속 캐릭터 실시간 조작기술 개발

현재 가장 널리 사용되는 증강현실 콘텐츠는 PC환경에서 특화된 저작 툴을 이용하거나 전문 프로그래밍 언어로 가상의 객체를 선택하고 조작해야합니다.

때문에 당연히 프로그램언어나 툴에 대한 전문지식이 필요하고요. 여기에 복잡한 과정과 만만치 않은 비용도 불가피하고요.

우운택 KAIST 교수(KI IT융합연구소 증강현실연구센터) 연구팀이 현실공간에 존재하는 가상 객체의 이동경로를 안경을 통해 간편하게 설정할 수 있는 기술을 개발했습니다.

이번에 개발한 기술의 핵심은 홀로렌즈 같은 투과형 증강현실 안경을 착용한 사용자가 스마트폰을 이용해 현실공간에서 직관적으로 동물같은 가상 객체를 조작하면서 이동경로를 실시간으로 설정 및 변경할 수 있다는 것인데요.

연구팀은 기존의 특수 입력장치 대신 자체 개발한 앱을 구동시켜 홀로렌즈가 부착된 안경형 디스플레이 장치와 연동하는 방법을 적용했습니다.

안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술 개념도


개발한 앱은 스마트폰에 내장된 3축 자이로센서의 정보와 화면의 터치 상태를 입력된 정보와 결합하는데요.

이런 방식으로 가상현실 캐릭터를 선택하고나 크기를 조절할 수 있고, 또 캐릭터의 이동경로를 현실공간에 적용시켜 즉각 구현하는 것입니다. 

안경 기반 증강현실 콘텐츠 저작기술은 스마트 폰만 있으면 누구나 콘텐츠를 현장에서 직관적으로 저작할 수 있도록 지원하는데요.

향후 추가될 증강현실 저작 도구를 통해 누구나 포케몬과 같은 가상 캐릭터가 현실공간을 돌아다니며 상호작용하도록 만들 수 있고요. 

또 소셜미디어 등을 활용해 다양한 증강현실 경험을 타인과 공유할 수 있는 것도 가능해집니다.


안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술' 을 활용하여 증강현실 환경을 구성하는 실제 화면안경형 디스플레이기반 이동경로 저작 기술' 을 활용하여 증강현실 환경을 구성하는 실제 화면


이번 연구는 유정민 연구교수가 제1저자로 참여했고요. 연구 결과는 최근 ‘한국 인간-컴퓨터 상호작용 학회(HCI)’에서 시연된 바 있습니다.

연구 논문은 ‘2017년도 국제 인간-컴퓨터 상호작용 학회(HCI International 2017)’에 발표될 예정입니다.



 용 어 설 명


투과형 증강현실 안경 디스플레이 

안경처럼 착용하여, 시야에 보이는 현실에 부가정보를 갖는 가상세계 혹은 가상객체를 합쳐 하나의 영상으로 보여주는 증강현실을 보여주는 디스플레이


가상객체 이동경로 저작 

현실공간에 배치된 가상 객체의 동적 움직임을 부여하기 위해 객체가 이동하는 경로를 설정하는 행위


연 구 개 요


1. 연구배경


○  현재 가장 널리 사용되고 있는 증강현실 저작은 PC환경에서 특화된 저작 툴을 이용하거나 전문적인 프로그래밍 언어로 가상의 객체를 선택하고 조작해야한다. 

○  이러한 저작 방법은 프로그램 언어나 툴에 대한 전문지식이 없는 사람들이 사용하기에 어려움이 있어, 일반 사용자도 현장에서 증강현실 안경을 쓰고 스마트폰을 이용하여 직관적으로 증강현실 콘텐츠를 저작할 수 있는 기술이 필요하다. 


2. 연구내용


○  KI IT융합연구소 증강현실 연구센터에서는 증강현실 체험을 위한 ‘안경형 디스플레이기반 가상 객체의 이동경로를 저작하는 기술’을 개발했다.

○  개발된 저작 기술은 홀로렌즈와 같은 투과형 증강현실 안경을 착용한 사용자가 스마트폰을 이용하여 현실공간에서 직관적으로 가상 객체를 선택하고 조작하면서 이동경로를 실시간에 저작할 수 있도록 지원하는 기술이다.  

○  개발된 기술의 특징은 별도의 특수한 입력장치를 사용하는 대신 스마트폰을 투과형 안경형 디스플레이 장치와 연동하여 가상 객체의 이동을 현실 공간에서 직관적으로 저작할 수 있게 하는 점이다. 

○  자체 개발한 앱을 일반 사용자들의 스마트폰에서 구동하면, 투과형 안경형 디스플레이 장치와 연동하여 3차원 마우스와 같은 입력장치로 사용할 수 있다. 사용자가 스마트폰 터치 스크린의 입력 정보와 내장된 3축 기울기 센서로 부터 획득한 스마트폰의 자세 정보를 이용하여 가상 객체를 선택/취소 하거나 크기 등을 조절을 하고, 가상 객체의 이동경로를 현실공간에 바로 설정하거나 수정할 수 있다. 

○  이러한 기능은 투과형 증강현실 안경을 착용하고 현실 공간에서 가상 객체의 이동을 직관적으로 저작할 수 있도록 하여 다양한 동적 증강현실 환경을 현장에서 바로 구성할 수 있도록 하는 핵심 기술이다.  

  

3. 기대효과

○  개발된 안경 기반 증강현실 콘텐츠 저작기술은 스마트 폰만 있으면 누구나 콘텐츠를 현장에서 직관적으로 저작할 수 있도록 지원한다.

○  향후 추가 개발될 증강현실 저작도구를 통해 누구나 포케몬과 같은 가상 캐릭터가 현실공간을 돌아다니며 상호작용하도록 만들고 또 소셜 미디어를 통해 다양한 증강현실 경험을 친구들과 공유할 것으로 기대한다.

○  누구나 쉽게 사용할 수 있는 저작도구는 다양한 증강현실 콘텐츠 즉각적 생산과 체험의 일상화를 가능하게 하며, 향후 새로운 증강체험 관련 산업의 형성과 관련 생태계구축 및 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.  


□ 우운택 교수


○ 소  속 : KAIST 문화기술대학원/ 

         KAIST KI ITC 연구소 증강현실연구센터  


□ 학    력

○ 1985 - 1989 : 경북대학교 학사

○ 1989 - 1991 : 포항공과대학교 석사

○ 1993 - 1998 : 미국 University of Southern California 박사


□ 경    력

○ 1991 - 1992 : 삼성 종합기술원 연구원

○ 1999 - 2001 : 일본 ATR 연구소 연구원

○ 2001 - 2012 : 광주과학기술원 교수

○ 2005 - 2012 : 광주과학기술원 문화기술연구소 소장

○ 2012 - 현재 : KAIST 문화기술대학원 교수  

○ 2014 - 현재 : KAIST 전기전자공학과 겸임교수  

○ 2016 – 현재 : KAIST KI ITC 연구소 증강현실연구센터 센터장


□ 대외활동

○ 2017 – 현재 : 대한전자공학회 증강휴먼연구회 위원장

○ 2008 - 현재 : 한국 컴퓨터그래픽스학회 부회장

○ 2010 - 현재 : 한국 정보과학회 CGI 소사이어티 부회장

○ 2011 - 현재 : 한국 차세대컴퓨팅학회 부회장

○ 2014 - 2016 : 한국 HCI 학회장 (현 명예회장)



posted by 글쓴이 과학이야기

얼마 전 미국에서 군용 투명망토를 개발해 화제가 됐습니다.

시연 장면을 보면 투명망토를 뒤집어 쓴 저격수가 주변의 배경색과 흡사해 멀리서 볼 때 찾기가 쉽지 않았는데요.


미군이 도입한 투명망토 시연 그래픽 / 출처=KBS미군이 도입한 투명망토 시연 그래픽 / 출처=KBS


개인위장은 물론 크기에 따라 전차, 레이더 등의 장비 위장도 가능해 전술적 가치가 높을 전망입니다.

하지만 이 투명망토에도 치명적 단점이 있는데요. 바로 전력이 있어야만 투명 상태가 유지된다는 것입니다.

메타물질

투명망토가 실현 가능한 이유는 투명 기능의 근본 소재인 메타물질 때문입니다. 


투명망토의 소재인 메타물질의 작동 원리 / 출처=YTN투명망토의 소재인 메타물질의 작동 원리 / 출처=YTN


메타물질은 자연에서 발견되지 않는 특이한 광학적 성질을 얻기 위해 인위적으로 설계된 물질인데요.

이는 빛의 파장보다 짧은 구조물로 구성돼 투명망토나 고해상도 렌즈 제작에 활용되고 있습니다. 

그런데 메타물질의 변조된 광학적 특성을 유지하기 위해선 지속적인 자극, 즉, 전력이 공급돼야 하는데요. 전력이 소모되면 투명 상태도 사라지는 치명적인 약점을 갖고 있습니다.

메모리 메타물질

이를 극복할 수 있는 방법은 전력 공급이 멈춘 후에도 변조된 메타물질의 상태가 유지되는 것인데요. 이를 실현하는 소재를 메모리 메타물질이라고 합니다.

현재 세계적으로 연구가 진행되는 메모리 메타물질은 열적 자극에 의해 광특성이 조절되는 바나듐산화물 계열과 강한 광학적 자극에 의해 조절되는 저메늄-안티몬-텔루륨 등이 대표적인데요. 

바나듐산화물 기반 메모리 메타물질의 경우 상변화 온도가 60℃ 내외이기 때문에 고온 또는 열적으로 고립된 환경에서만 메모리 특성이 유지되고, 상온에서는 20분 정도만 가능합니다. 

KAIST가 개발한 상온 메모리 메타물질

KAIST 기계공학과 민범기 교수팀이 메타물질의 광학적 특성을 기억할 수 있는 메모리 메타물질과 이를 응용한 논리연산 메타물질을 개발했습니다.


메모리 메타물질의 구조도. 전극 배열(TTE), 강유전체, 그래핀, 메타원자, 폴리이미드 기판으로 구성되어 있고, k 방향으로 입사하는 빛의 전기장 (E)은 전극 배열과 수직임메모리 메타물질의 구조도. 전극 배열(TTE), 강유전체, 그래핀, 메타원자, 폴리이미드 기판으로 구성되어 있고, k 방향으로 입사하는 빛의 전기장 (E)은 전극 배열과 수직임


기존 보고된 메모리 메타물질은 고온에서만 기억되거나 부피가 큰 광학적 장치에 의해서만 동작 가능해 현실적 응용에 한계를 보였는데요.

연구팀은 메타물질에 그래핀과 강유전체 고분자를 접목시키는 방법을 개발해 이를 극복했습니다.

연구팀이 사용한 강유전체 고분자는 탄소를 중심으로 불소와 수소가 결합한 분자인데요. 이는 외부 전압의 극성에 따라 회전하는 성질을 갖게 됩니다.

이 강유전체 고분자는 상온에서도 안정적으로 변화 상태를 유지할 수 있고요 그래핀과 접촉돼 메모리 성능이 개선된 것이 특징입니다.


강유전체에 의해 그래핀에 비휘발적 도핑이 되는 모식도. 전기 음성도가 작은 수소(H)와 전기음성도가 큰 불소(F)로 이루어진 영구 쌍극자가 인가하는 전압 극성에 따라 정렬함.강유전체에 의해 그래핀에 비휘발적 도핑이 되는 모식도. 전기 음성도가 작은 수소(H)와 전기음성도가 큰 불소(F)로 이루어진 영구 쌍극자가 인가하는 전압 극성에 따라 정렬함.


또 초박형 상태로 제작할 수 있어 천과 같은 모양을 만들 수 있고요.

무엇보다 다중 상태의 기억이 가능하고, 빛의 편광 상태도 기억할 수 있는 것으로 연구결과 증명됐습니다.

KAIST가 개발한 논리연산 메타물질

연구팀은 메모리 메타물질의 원리를 응용해 논리 연산이 가능한 논리연산 메타물질도 함꼐 개발했습니다. 

이 논리연산 메타물질은 단일 입력에 의해서만 변조 가능했던 기존 메타물질의 단점을 해결한 것인데요.

그래핀으로 두 개의 강유전체 층과 샌드위치 구조를 가진 메타물질을 제작하고, 두 전기적 입력의 논리연산 결과가 광학적 특성으로 출력되게 만든 구조를 활용했습니다.

이를 통해 다중 입력에 의한 조절이 가능해져 메타물질의 특성을 다양하게 변화시키거나 조절할 수 있는 방법론을 제시했습니다.


투과도의 다중상태 (00, 01, 10, 11)의 메모리 특성투과도의 다중상태 (00, 01, 10, 11)의 메모리 특성


이번 연구는 메모리 메타물질을 통해 저전력으로 구동 가능한 초박형 광학 소자 발전에 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.

한편 이번 연구에는 KAIST 기계공학과 김우영 박사와 김튼튼 박사, 김현돈 박사과정이 1저자로 참여했고요. 연구결과는 과학전문지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 2016년 1월 27일자 온라인 판에 게재됐습니다. 

(논문명 : Graphene-ferroelectric metadevices for nonvolatile memory and reconfigurable logic-gate operation)


 용 어 설 명


그래핀(graphene)

탄소의 동소체 중 하나이며 탄소 원자들이 모여 2차원 평면을 이루고 있는 구조로써, 각 탄소 원자들은 육각형의 격자를 이루며 육각형의 꼭짓점에 탄소 원자가 위치하고 있는 벌집구조 모양이다. 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막으로, 두께는 0.2 (1㎚는 10억 분의 1m)로 엄청나게 얇으면서 물리적·화학적 안정성도 높다. 


강유전체(ferroelectric)

외부에서 인가되는 전기장에 의해 영구 쌍극자가 정렬하여 물질의 표면에 전하를 가질 수 있는 물질. 외부 전기장이 제거되면 정렬된 영구 쌍극자가 그 상태를 유지하는데, 양의 전하일 때와 음의 전하일 때 표면 전하의 극성이 다르므로 이를 디지털 신호의 0과 1에 대응하여 메모리 소자로 이용 가능함. 


메타물질(metamaterial)

자연계에 존재하지 않는 특성을 얻기 위해 빛의 파장보다 작은 인공 구조물들의 집합체. 예를들어, 300㎛ 파장의 빛에 대해서 수십 의 인공적으로 제작한 구조체들의 배열로 이루어진 경우, 300 파장에 대해서 메타물질로 동작할 수 있음. 인공 구조물의 모양, 배열, 크기에 따라 음굴절, 고굴절, 0굴절 물질 구현이 가능하며 고 해상도 렌즈 및 투명망토에 응용가능함.


메모리 메타물질(memory metamaterial)

메타물질은 외부에서 인가되는 기계적, 전기 및 자기적, 열적, 광학적 자극에 의해 광학적 특성이 변조가능한데, 일시적인 외부 자극에 의해 변조된 광학적 특성이 외부 자극을 제거시켜도 변조된 특성이 계속 유지되는 메타물질. 변조된 특성을 지속적으로 얻기 위해 지속적인 외부 자극을 인가해야할 경우, 에너지 소모가 크고, 전원 장치와 항상 연결되어야 하므로 메모리 메타물질은 이러한 에너지 낭비를 줄일 수 있음.


연 구 개

1. 연구배경

메타물질은 일반적으로 관찰할 수 없는 특이한 광학적 특성을 얻기 위하여 빛의 파장보다 훨씬 짧은 구조물로 구성된 인공물질로써 음굴절, 0굴절, 고굴절률물질 구현이 가능하며 고해상도 렌즈 및 투명망토 등에 응용가능한데, 외부에서 인위적으로 공급되는 기계적, 전기 및 자기적, 광학적 또는 열적인 자극에 의해 변조가능한 메타물질의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 변조 가능한 메타물질은 외부 자극에 반응하는 물질을 이용하거나 반도체 공정 기술로 제조된 미세전자기기 시스템과 접목시킴으로써 구현 가능하다. 그러나 변조된 광학적 특성을 지속시키기 위해서는 불가피하게 외부에서 지속적인 자극이 공급되어야 하는데, 이는 많은 전력 소모의 원인이 되어 불필요한 자원 낭비를 초래하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 외부의 자극이 제거된 이후에도 변조된 광학적 특성이 유지가능한 메모리 메타물질이라는 개념이 대두되었다. 

지금까지 보고된 메모리 메타물질은 열적 자극에 의해 광특성이 조절되는 바나듐 산화물 계열과 강한 광학적 자극에 의해 조절되는 저메늄-안티몬-텔루륨 같은 상변화 물질을 이용하여 구현되었다. 그러나 현실적으로 응용되기에는 한계가 있었다. 바나듐 산화물 기반 메모리 메타물질의 경우, 바나듐 산화물의 상변화 온도가 섭씨 60도 정도이므로 메모리 메타물질은 고온 또는 열적으로 고립된 환경에서만 메모리 특성을 유지할 수 있어서 상온에서는 20분 정도의 기억시간이 보고되었다. 저메늄-안티몬-템루륨 기반 메타물질의 경우, 부피가 큰 광학적 장치에 의해서 상변화를 여기할 수 있어서 장치에 제약이 있었다. 다양한 분야에 응용되기 위해 메모리 메타물질은 상온에서, 오랜 시간동안 메모리 특성이 유지되어야 하며 장치의 부피가 작을수록 적합하다.

이러한 현실적인 문제점을 해결하기 위해 그래핀 기반 메타물질에 메모리 특성이 우수한 강유전체 고분자를 접목함으로써 메모리 메타물질의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 전기적으로도 구동가능하다. 

2. 연구내용

본 연구에서는, 그래핀 기반 메타물질과 그래핀에 인접한 강유전체 고분자, 강유전체 고분자에 전기적 입력을 위한 전극 배열이 순서대로 형성된 구조로 제작되었다. 전극배열과 그래핀 사이에 전압을 인가하게 되면 강유전체 고분자를 이루는 영구 쌍극자들이 전기장의 극성에 따라 정렬하게 되는데 전압을 제거시켜도 영구 쌍극자 정렬이 유지가 된다. 그러므로 강유전체 고분자-그래핀 복합체에서 그래핀은 비휘발적인 도핑이 된다. 이러한 비휘발적 도핑을 이용하여 그래핀 기반 메타물질의 광특성을 저장할 수 있는 메모리 메타물질을 제작하였다. 

인가되는 전압의 크기에 따라 다중 상태의 다양한 광학적 특성 (투과도, 위상, 편광상태)이 저장됨을 확인하였다. 모든 저장된 광학적 특성은 상온에서, 10만초 이상 유지됨을 확인하였고, 외삽에 의해 추정한 결과 10년 이상 저장가능하였다. 또한 반복적인 전압 인가에 의해 쉽게 광학적 특성이 변조됨을 알 수 있었다. 

□ 본 연구에서는, 강유전체-그래핀 복합체에 의한 구조를 이용하여 그래핀에 비휘발적인 도핑을 유도하여, 메모리 메타물질에서 광학적 특성의 기억시간을 향상시켰다. 

□ 본 연구에서는, 다양한 광학적 특성에 대해 메모리 메타물질에 기억시킬 수 있음을 확인하였다. 특히 편광상태 기억 가능한 메모리 메타물질은 최초보고이다.

□ 본 연구에서는, 단일 입력에 의해 구동되는 메모리 메타물질의 원리를 확장시켜 논리 연산 가능한 메타물질도 시연하였다. 논리 연산 가능한 메타물질은 그래핀 기반 메타물질에서 그래핀의 상층 및 하층에 독립적으로 제어 가능한 강유전체로 감싼 샌드위치 구조로 제작되었다. 두 개의 입력되는 전압의 극성에 따라 그래핀에 인가되는 비휘발적 도핑 상태는 4가지 조합이 가능하다.  

□ 본 연구에서는, 논리 연산 가능한 메타물질에 회로적인 구성을 변화시킴으로써 2 비트 디지털-아날로그 변환 가능한 메타물질도 시연하였다. 


민범기 교수 이력사항


○ 소  속 : KAIST 기계공학과   1. 인적사항  


2. 학력

 ○ 1999: Seoul National Univ. 전기공학부, 학사

 ○ 2001: Seoul National Univ. 전기․컴퓨터공학부, 석사

 ○ 2003: Caltech. 응용물리, 석사

 ○ 2006: Caltech. 응용물리, 박사


3. 경력사항

 ○ 2011~현재 : 부교수, KAIST

 ○ 2009~2011 : 조교수, KAIST 

 ○ 2007~2008 : Postdoctoral Scholar, UC Berkeley, USA 

 ○ 2006~2007 : Postdoctoral Scholar, Caltech., USA


4. 관심분야정보

 ○ 마이크로/나노광학

 ○ 메타물질 및 소자



posted by 글쓴이 과학이야기

최근 우리나라 전체가 메르스 여파로 들썩였는데요.

KAIST 연구진이 단백질 효소를 이용해 메르스와 같은 신종 바이러스 병원균 감염 여부를 진단할 수 있는 기술을 개발에 눈길을 끌고 있습니다.

박현규  KAIST 생명화학공학과 교수팀이 개발한 기술은 특정 단백질이나 효소를 인식하는 물질 압타머(Aptamer)를 이용해 다양한 표적 DNA를 분석할 수 있는 기술을 개발했습니다.

압타머는 표적 물질과 결합할 수 있는 특성을 가진 DNA입니다.

기존 분자 비콘(Molecular beacon) 프로브 기반 유전자 분석은 분석 대상인 표적 DNA가 변경되면 이에 대응하는 새로운 분자 비콘 프로브가 필요하기 때문에 다양한 표적 DNA를 분석하는데 많은 비용이 소요되는 단점이 있었습니다.

이에 박현규 교수팀은 DNA 중합효소와 결합해 활성을 저해시키는 압타머를 고안했는데요.

이를 역으로 이용해 표적 DNA가 존재하는 경우에만 압타머가 DNA 중합효소와 결합하지 않고 활성을 유지할 수 있게 조절하는 기술을 최초로 개발한 것입니다.

표적핵산에 의한 DNA 중합효소 활성 변화를 이용해 표적 핵산을 검출한 모식도표적핵산에 의한 DNA 중합효소 활성 변화를 이용해 표적 핵산을 검출한 모식도

이번에 개발된 기술은 조절된 DNA 중합효소의 활성이 핵산 신장 및 절단 반응을 일으키고,그 결과 형광 프로브(TaqMan probe)의 형광신호 측정이 가능한 것이 핵심인데요.

이를 통해 동일한 형광 프로브를 이용하면서도 다양한 표적 DNA를 민감하게 검출할 수 있는 새로운 유전자 진단 기술 개발이 가능해진 것입니다.

이를 활용하면 표적 DNA의 종류에 따라 새로운 프로브를 사용해야 했던 기존 기술과 달리 동일한 형광 프로브를 이용하기 때문에 다양한 표적핵산을 값싸고 손쉽게 검출할 수 있고요.

기술을 응용하면 여러 다른 병원균의 감염 여부까지 수월하게 파악할 수 있을 것으로 전망됩니다.

이번 연구는 메르스처럼 새로운 병원체에 대한 진단 키트를 용이하게 제작할 수 있어 여러 병원균에 대해 신속히 대응할 수 있고, 향후 유전자 진단 분야에서 새 원천기술로 널리 활용될 것으로 기대됩니다.

한편, 이번 연구결과는 영국왕립화학회가 발행하는 케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical communications) 6월호 후면 표지논문으로 선정됐습니다. 

연  구  개  요

기존의 핵산 기반 검출 기술은 형광 및 소광제 물질이 표지된 U자형의 DNA 프로브인 분자비콘(molecular beacon)에 기반을 두고 있다.

이 기술은 표적 핵산의 존재에 의한 분자비콘의 구조 변화에 따른 형광 신호 생성의 유무를 확인함으로써 이루어진다 . 이 기술은, 핵산의 분리과정 없이 표적 핵산을 신속하게 분석할 수 있기 때문에, 다양한 형태의 분자비콘 기반 핵산 분석 기술 개발에 적용되어 왔다.

하지만, 상기 언급한 분자비콘 기반의 분석 기술은 표적 핵산과 분자비콘이 1:1로 반응하여 형광신호를 발생시키므로, 높은 민감도를 구현하기 힘들다는 단점을 가지고 있다. 또한, 서로 다른 표적 핵산의 분석을 위해 이에 대응하는 새로운 분자비콘이 필요하므로, 다양한 표적 핵산을 분석하는데 많은 비용이 드는 문제점을 지니고 있다.

상기 기술의 문제점을 극복하기 위하여 연구 노력한 결과, 본 연구팀은 다양한 표적 핵산의 검출에 보편적으로 적용될 수 있는 민감도가 우수한 효소 기반 검출 시스템을 개발하였다.

본 기술은 DNA 신장 반응(extension reaction)을 수행하는 핵산 중합효소(DNA polymerase)인 Taq 핵산 중합효소 및 이에 특이적으로 결합하여 활성을 저해시키는 DNA 압터머(DNA aptamer)를 도입하였다.

구체적으로, 표적 핵산의 검출을 위해 DNA 압터머에 표적 핵산을 특이적으로 인식하는 단일가닥 DNA를 포함하도록 디자인하였으며, 이 부분이 표적 핵산과 결합하여 DNA 압터머로부터 떨어져나갈 경우, DNA 압터머는 Taq 핵산 중합효소와 더 이상 결합하지 않게 되고 핵산 중합효소의 활성은 증가하게 된다.

이러한 표적 핵산과 DNA 압터머의 상호작용을 통한 핵산 중합효소의 활성 변화는 TaqMan 프로브(TaqMan probe)에 기반을 둔 프라이머 신장 반응(primer extension reaction)에서 유래하는 형광신호를 통해 실시간으로 분석할 수 있다.

상기 기술은 기존의 핵산 기반 검출 기술과 비교하여 표적 핵산을 인식하는 부분과 이 결과로 유래되는 신호를 검출하는 부분이 따로 분리되어 있기 때문에, 신호를 검출하는 부분의 구성요소인 TaqMan 프로브는 동일하게 유지하며, 표적 핵산을 인식하는 부분의 구성요소인 DNA 압터머의 염기서열만의 변화를 통해 다양한 표적 핵산을 범용적으로 분석할 수 있다. 따라서, 다양한 표적 핵산의 분석에 드는 비용을 매우 절감할 수 있다.

 

 용 어 설 명

압타머
저분자 화합물로부터 단백질까지 다양한 종류의 표적 물질에 대해서 높은 친화성과 특이성을 가지고 결합할 수 있는 작은 단일가닥 DNA

DNA 중합효소
DNA를 복제하여 증폭시키는 역할을 하는 효소

분자 비콘(Molecular beacon)
표적핵산에 상호보완적인 염기서열을 포함하는 헤어핀 구조의 DNA로서, 양 말단에 형광체와 소광체가 각각 달려있다.

TaqMan 프로브
5’ 말단과 3’ 말단에 각각 형광체와 소광체가 달린 짧은 단일가닥 DNA

 

박현규 교수 이력사항

□ 인적사항
○ 소 속 : KAIST 생명화학공학과

□ 학 력
○ KAIST 생명화학공학과 학사 1990
○ KAIST 생명화학공학과 석사 1992
○ KAIST 생명화학공학과 박사 1996

□ 경력사항
○ 1996~2002 삼성종합기술원, 선임연구원
○ 2002~2006 KAIST 생명화학공학과, 조교수
○ 2006~2012 KAIST 생명화학공학과, 부교수
○ 2012~현재 KAIST 생명화학공학과, 교수
○ 2015~2018 KAIST 지정 석좌교수

 

 

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

KAIST 휴보 ‘DARPA 로보틱스 챌린지(DRC)' 우승!

‘이번 우승’은 많은 의미를 담고 있습니다.

가장 큰 의미는 당연히 ‘희망’이겠죠. 그리고 또 있습니다.

KAIST 오준호 교수팀이 개발한 ‘휴보’가 6월 5일부터 이틀간 미국 캘리포니아주 포모나에서 열린‘DARPA 로보틱스 챌린지(DRC)'에서 우승을 차지하는 쾌거를 이뤘습니다.
이번 우승으로 오준호 교수팀은 200만 달러의 상금도 획득했습니다.
이번 대회는 세계 24개 팀이 개발한 휴머노이드가 ▲운전하기 ▲차에서 내리기 ▲문 열고 들어가기 ▲밸브 돌리기 ▲드릴로 구멍 뚫기 ▲돌발미션 ▲ 장애물 돌파하기 ▲계단 오르기 등 8개 미션에 대한 수행 평가로 진행됐습니다.
  DRC에 참가한 휴보(좌)와 우승 시상식(우) / KAIST 제공DRC에 참가한 휴보(좌)와 우승 시상식(우) / KAIST 제공

이번 우승 소식을 접하자마자 예전에 인터뷰 한 내용을 다시 찾아봤습니다.

세계를 깜짝 놀라게 한 휴보가 만들어지기까지의 과정을 알게 되면 다른 방향에서 다시 깜짝 놀라기 때문이죠.

아래는 2011년 인터뷰한 내용을 재구성 한 것입니다. 
 


휴먼형 보행로봇? 그까이꺼!

2000년, 오준호 KAIST 교수는 뉴스를 통해 일본의 휴먼형 로봇 '아시모'를 처음으로 보게 됩니다.

오 교수는 '저것이 가능할까?' 황당해 하면서도 한편으론 '나도 못할 것 없지'라고 생각했습니다.

그래서 오 교수는 (푼돈에 불과한) 연구비를 마련하기 위해 여기저기 제안서를 냈지만 '턱도 없다'며  거부당했습니다.

우리나라에 로봇 기반이 전혀 없는 상황에서 휴면형 로봇 개발은 불가능하다는 것이지요.

그는 동료 교수들 몇 명을 찾아가 각출하듯 6000만 원을 마련했습니다. 이 돈은 당시 'BK21 사업'을 통해 교수들에게 1000만 원 씩 지급된 일종의 보조금인데, 우여곡절 끝에 모을 수 있었다고 합니다.

그리고 2002년, 오 교수는 연구를 시작한지 단 6개월 만에 2족보행 로봇 'KHR-1'을 완성했습니다.

다른 나라 개발자가 알면 정말 까무러칠일이었지요.

여기에 자신감을 얻은 오 교수는 KHR-1을 학교측에 보여주면서 1년 연구비 1억 5000만 원을 신청했습니다.

오 교수의 결과물에 깜짝 놀란 학교측은 오히려 3년 과제로 선정해 제대로 해보자며 더 좋은 조건을 제시했습니다.

그러나 오 교수는 "일본이 이미 완성한 것을 3년이나 한다는 것은 자존심이 허락하지 않았다"면서 제안을 거절했다고 합니다.

그리고 이듬해 다시 연구에 착수한 오 교수.

이번에도 시작 6개월 만인 2003년 8월, 휴보의 전신인 'KHR-2'를 완성했고요. 

주변은 또 다시 깜짝 놀랐지요. 휴보의 탄생인 것입니다.

오 교수 표현으로는 이를 본 사람들이 '놀래서 자빠지더라'고 합니다.

휴보를 모르던 정부, 우리나라에 왜 왔냐는 일본

당시 정부는 우리나라 7대 성장동력사업 중 하나로 '로봇'을 채택했습니다.

그런데 오 교수는 이런 사실을 몰랐고요. 정부 역시 오 교수의 로봇 개발 사실을 알지 못했습니다.

당시 정부는 '우리나라 기술로는 로봇의 독자 개발이 불가능하다'고 판단, 일본이나 유럽 등과 기술 제휴를 추진하고 있던 상황입니다.

그래서 정보통신부 관계자들이 일본으로 날아가 로봇 개발 협력을 이끌어내기 위해 노력했다고...

그런데 일본 측 반응, "당신네 나라에 이미 KHR-2(휴보)가 있는데 왜 왔냐"고 하더랍니다.

결국 정부 관계자들은 일본에서 오 교수의 소식을 듣고 다시 KAIST로 찾아온 웃픈 사실.

그리고 그 무렵 KAIST에서 부총리가 참석하는 만찬 행사가 있었는데요.

그 때 총장이 "우리 학교 오 교수가 로봇을 만들었는데 그럴듯 하다"고 말했더니 부총리가 '볼 수 있냐"고 물었고, 바로 랩실을 찾아왔더랍니다.

오 교수는 랩실에서 변변찮은  저녁식사를 하다가 갑자기 부총리 일행 손님을 맞게 됐지요.

부총리는 KHR-2를 이리저리 살펴보더니 '과기부는 이런거 지원 안 하고 뭐하고 있었냐 는 등...' 이하 줄줄이.... 자세한 내용은 상상에 맞겨요.

아무튼 그래서 한바탕 난리가 났겠지요.

이런 우여곡절 끝에 2004년부터 오 교수에 대한 정부 지원이 시작됐습니다.

그리고 오 교수는 이번에도 1년도 안 되어 '휴보'를 완성했습니다.

초 단기간에 휴보를 만든 오 교수는 하루 아침에 전 세계의 주목을 받는 인물이 됐습니다.

심지어 외국의 정보기관에서도 그를 찾아왔다고.

특히 '아시모'를 개발한 일본은 한마디로 '까무러치게 놀랐습니다.'

자신들이 수백 억의 자금과 수십 명의 전문가를 투입해 10년 넘게 개발한 것을 한국의 한 과학자가 '푼돈'으로 단기간에 만들었기 때문입니다.

우리가 왜 로봇을? 제자들의 반란

당시 재미있던 일화가 있습니다.

바로 오 교수 밑에 있던 대학원생들의 반란입니다.

그들은 당초 자신이 배우고자 했던 공부는 못하고 '담당 교수의 취미만 뒤치닥거리 한다'는 불만으로 가득했다고 합니다.

게다가 당시 현실로는 '턱도 없는' 로봇이라니...

이런거 왜 만드냐고 투덜대는 제자들은 급기야 오 교수를 찾아가 집단 항의하는 사태까지 벌어졌습니다.

그리고....지금 그 학생들은 어떻게 됐을까요?

"그 학생들 휴보 만들다가 출세해서 다들 교수됐어."

물 만난 고기

자신의 대학시절을 그는 한마디로 '물 만난 고기'라고 표현합니다.

당시 그의 최대 관심 사항은 자동제어나 연결 시스템 등 이었고, 이는 이미 중·고교 시절 독학으로 전자공학도 터득했던 터였습니다.

오 교수는 학교에서 금세 두각을 드러냈습니다.

대학교 3학부터는 대학원 선배 실험실에서 살다시피 했습니다.

필요한 실험장치가 있으면 직접 청계천에 가서 부품을 사와 만들고, 실험실 장비가 고장나면 혼자 수리도 했습니다.

당시 실험실에는 과거 한일협정 당시 대일 청구권으로 들어온 일제 과학기제자가 쌓여있었다고 합니다.

이중 고장나서 방치된 것들이 많았는데, 이것을 수 없이 뜯어보고 기능을 살려냈습니다.

연대 대학원에 진학한 그는 바이오메커니즘을 공부했습니다.

대학원을 마치고 2년동안 원자력연구소에 근무하다가 시스템자동제어(동역학자동제어)를 배우러 미국 버클리대로 유학길에 오릅니다.

버클리대에서도 그는 무엇이든 잘 만들어내는 재주로 인기를 끌었습니다.

학문에 관심없던 KAIST 교수

3년 반만에 학위를 받고 한국으로 돌아와 KAIST 교수가 됐습니다.

그러나 그는 논문을 쓰거나 연구 프로젝트를 따내는 것에는 관심이 없었고, 그 때 그 때 흥미롭다고 생각하는 것에 몰두하는 경향을 보였습니다.

그렇게 해서 교수로 부임하고 얼마 지나지 않은 오 교수는 이미 탄소섬유로 제작한 초경량 로봇을 만들어봤고, 1990년 초반에는 무인헬기의 호버링에 대해 연구하기도 했고, 1993년에는 요즘 한창 미국에서 실용 연구가 4족보행 로봇도 만들었지만 당시 발표조차 안했다고 합니다.

또 1994년에는 러시아와 공동으로 초정밀 자이로스코프와 리얼타임컨트롤장치 등을 개발했습니다.

이렇게 오 교수는 기계설계, 마이크로프로세서, 폼웨어, 실시간제어기술, 자동제어, 안정화기술, 센서기술, 계측기술 등 연구인지 취미인지 모르게 로봇에 관한 기반 연구를 하나하나 완성하고 있었습니다.

가장 오랜 어릴때 기억은 호기심
 


오 교수의 취미인 '연구'는 그가 가장 더듬어 기억할 수 있는 어린시절부터 시작됩니다.

오 교수는 "3~4살 때 그런 기계에 매료됐던 기억이 생생하다"고 말합니다.

'꼬마 오 박사'는 할머니의 재봉틀이 움직이는 것부터 째깍째깍 움직이는 시계, 각종 공구 등을 보는 것 자체가 즐거웠습니다.

어린이에게 공포의 대상인 병원조차 '꼬마 오 박사'에게는 신기한 호기심의 대상이었다고 합니다.

병원에 간 꼬마 오 박사는 각종 진단기기와 장비들을 보는 것이 즐거워 무서운 것도 잊어버렸다고.

초등학교 3학년이 만든 다단계 로켓

이런 오 교수의 학창시절은 줄곧 탐구와 만들기의 연속이었습니다.

초등학교 때는 종이로 몸체를 만들고, 노즐부는 분필에 구멍을 뚫은 3단 로켓을 직접 만들었습니다.

추진체는 문방구에서 파는 빨간 종이화약을 사용했고, 나중엔 화려한 폭발효과를 내기위해 알루미늄 가루까지 넣은 흑색화약을 직접 만들기도 했습니다.

또 그의 연습장에는 작동 메커니즘을 담은 로봇이나 비행기 스케치로 가득했습니다.

중학교에 들어간 오 박사는 곧 전자공학에 빠져들었습니다.

지금처럼 조립 키트가 없던 시절이었기에 회로부품을 구하려고 청계천 고물상으로 출퇴근을 하다시피 했다고 합니다.

쇠를 깍아 만든 증기기관차

어느날은 증기기관차를 만들어보기로 했습니다.

집 근처의 공작기계 업체에 가서 직접 설계한 실린더를 쇠를 깍아 만들고, 추진력은 알코올램프로 끓인 증기를 이용했습니다.

또 발사목을 다듬어 비행기를 만들었고, 큰 연을 만들어 어디까지 날아가나 끝없이 날려보기도 했습니다.

렌즈를 구입해 직접 천체망원경을 만들어 목성 관찰에도 성공했습니다.

장판을 걷어내야했던 그의 공부방

그런 그의 공부방은 사실상 공장의 작업실과 같았다고 합니다.

나중엔 아예 장판을 걷어내 시멘트 바닥이었고, 책상도 치워버렸습니다.

대신 그 곳에는 온갖 연장이 가득한 선반과 작업대로 변했습니다.

학창시절 오 교수는 장래 희망은 당연히 이공계를 진학해 교수가 되는 것이었습니다.

그는 진로에 대해 고민을 해본 적이 없었다고 회상합니다.

그러나 학창시절 오 박사의 객관적인 성적은 그리 희망적이지 못했습니다.

아니 교수는 고사하고 웬만한 대학진학 조차 힘든 수준이었습니다.

수학과 과학만 특출나게 잘했지만, 국어, 사회, 영어 등 나머지 과목은 대부분 과락 수준이었습니다.

그래서 고교 2학년때가지 그의 성적은 한 학급 60명 중 50등 대를 벗어나본 적이 없었다고 합니다.

전교 꼴찌가 6개월만에 전국 20등

고교 2학년 시절.

그나마 좋아했던 수학마저 '시시하다'는 생각에 손을 놓고 말았습니다.

그러다가 '극한'을 접하면서 그는 득도하듯 커다란 충격을 받았다고 합니다.

그 때가 고등학교 2학년 여름 때입니다.

마치 학문의 원리를 깨친것 마냥 그는 미친듯 파고 들었습니다.

그리고 그동안 방치하다시피 했던 국어, 사회 등 다른 과목에도 빠져들며 자신의 호기심을 채웠습니다.

그렇게 6개월 동안 고교 3년 과정의 전 과목을 탐독했습니다.

그의 성적은 전교 꼴찌 수준에서 순식간에 전교 20위 권으로 급상승했습니다.

고 3이 되기 전 이미 고교 전 과정을 독학으로 끝낸 그는 다시 학억에 흥미를 잃었다고 합니다.

그래서 그는 고3 시절 플룻 등 악기를 배우며 소일했습니다.

오 교수는 물리학과로 진학해 순수 과학자가 되고 싶었지만, 선생님들이 의대나 공대를 추천했습니다.

그래서 진학한 곳이 연세대 기계공학과입니다.

서울대는 왜 안 갔냐고 물었더니, 독일어 때문이랍니다.

독일어에는 흥미가 없었다고. 

아엠 유어 파더! 아시모는 아버지가 없지만, 난 휴보 아버지

휴보의 아버지 오 교수는 현재(2011년 당시) 보다 개선된 성능의 휴보를 만들고 있습니다.

또 기술력을 인정받은 휴보는 미국 등 해외에서 연구용으로 발주 받아 수출도 되고 있습니다.

오 교수의 바램은 휴보가 전 세계 로봇 연구자들의 표준 플랫폼으로 사용되는 것입니다.

현재 오 교수는 휴보보다 안정화된 KHR-2+ 개발을 진행하면서 동시에 자신의 취미인 '또 다른 연구거리'를 찾고 있습니다.

 

 

오준호 교수와의 1문 1답

-천재 아닌가?
"영재의 정의는 아이큐가 높은것인가? 나는 이렇게 정의한다. 그 일을 하고 싶은데 안하면 못배기는 사람이다. 나는 내 기억이 있는 한 기계를 좋아했다. 할머니 재봉틀이 너무너무 좋았고, 시계며 공구 등을 가지고 노는 것 자체가 재미있었다."

-초등학교 시절은 어땠나?
“3~4살때부터 기계에 매료됐던 기억이 생생하다. 오죽했으면 병원이 무서운게 아니라 장비들을 보고 오히려 신기해 했다. 모든 자연현상과 기술에 매료됐다. 초등학교 때 별명이 꼬마 박사였다. 그래서 더 아는척 하려고 백과사전도 찾아보고 공부도 더 열심히 했다.”

-초등학교 때 기억에 남는 발명품은?
“초등학교 3학년 때인가...몸체는 종이로 만들고 노즐은 분필에 구멍을 내어 만든 다단계 로켓을 만들었다. 추진체는 화약을 넣었는데, 화약을 구하기 힘들어서 직접 흑색화약 원료를 구입해 만들기도 했다. 나중엔 화려한 폭발효과를 내기 위해 알루미늄 가루까지 넣었다. 또 설계에도 취미가 있어서 로켓이나 비행기, 로봇 등의 작동 메커니즘을 그려보기도 했다.”

-그렇다면 중학교 시절은?
“중학교 들어가서는 라디오 전자공학에 빠졌다. 청계천, 세운상가, 고물상 등을 해매며 라디오, 전축, 무전기 등을 만었다. 당시에는 과학 어린이 잡지가 없던 시절이어서 전파공학 전공책을 구해 공부했다. 또 통나무를 깍아서 배를 만들거나 렌즈를 구해 천체망원경 만들어 목성을 관찰하기도 했다. 증기기관차를 만들었던 것이 기억에 남는다. 동네 공작기계 공장에 가서 실린더를 깍은 증기기관차였는데, 알콜램프로 물을 끓여 움직였다. 갖고 싶은게 있으면 으례 만들었다. 기성품은 재미가 없었다. 발사목을 깍아서 비행기를 만들기도 했다. 엄밀히 말하면 중학교 때는 만들었다기보다 부시면서 보낸것 같다. 신촌에서 신설동을 가는 버스가 청계천을 지나갈 때는 그냥 못지나가고 내렸다. 모든 엔지니어링에 대해 관심이 있었다.”

-그 당시 생활이 궁금하다.
“지금은 헐값인 전자 부품들이 그 때는 비쌌다. 트랜지스터 하나를 사면 여러 곳에 때었다 붙혔다를 많이 했다. 내 방에서 작업을 많이 하다보니 아예 장판을 걷어내고 신발을 신고 들어갔다. 책상도 치우고 공구 다이를 놓았다. 고물상을 방불케 했다. 그 방에서 화약이 터지기도 하고, 풍선으로 불꽃놀이도 했다. 언젠가는 큰 연을 만들어서 어디까지 날아가나 끝없이 날려보기도 했는데, 얼레를 공업용 와인더를 썼었다. 그 땐 백과사전이 내 가이드라인이었다.”

-당시 장래 희망은?
“당연히 박사까지 따는 것이고 직업은 교수였다. 이외의 진로에 대해 고민을 해본 적이 없다. 수학과 과학을 특히 잘했다. 그런데 고등학교 때 수학이 시시하다는 건방진 생각을 해 잠시 흥미를 잃기도 했다. 물리와 화학, 생물, 지구과학 등은 점수가 굉장히 좋았다. 반면 영어, 사회, 국어는 거의 빵점이었다. 반 60명 중 50등도 못했다. 그런데 내 동창들은 내가 그 당시 공부를 잘했다고 생각하더라.”

-그러면 어떻게 대학을 갔나?
“고 2때 극한을 배우면서 머리에 반짝 불이 들어왔다. 그날 수학의정석을 사서 독학하기 시작했다. 성적이 반 학기만에 전교 꼴찌그룹에서 전국 20등까지 순식간에 올라갔다. 그런데 사람들이 왜 서울대를 안갔냐고 물어보는데, 그 때는 독일어 때문에 그랬다. 독일어까지 하기는 싫었다. 고 3때는 놀아줄 사람이 없어서 심심했다. 그래서 풀릇 같은 악기를 배우며 소일했다.”

-6개월만에 고등학교 전과정 공부를 마친 것인데?
“천재 아니면 바보라고 생각했다. 시험 보는 것에는 흥미가 없었다. 그런 것을 뭐하러 하나 생각했다. 수학 문제를 푸는 게 무슨 의미가 있나? 그게 수학의 의미를 아는 것인가? 예를 들어 국어에서는 문단 나누기, 중요한 뜻 찾기..이런것을 왜 해야 하는지 이해할 수 없었다. 내 스스로 고집이 있었던 것 같다. 내가 어렸을 때 시계 뚜껑을 열고서 작동 원리를 봤다는 것이 중요한 것이다. 그 전에 내가 알고 있는 시계가 가는 원리는 아무 의미가 없는 것이다.”

-그런데 어떻게 공부를 잘하게 됐나? 수험생이나 학부모가 관심있을 내용이다.
“한 발 떨어져 문제의 본질을 보기 시작하니까 그렇게 싫어하던 국어와 사회 같은 과목의 성적이 순식간에 올랐다. 원래 외우는 것을 싫어했는데, 원리를 이해하니 그것도 너무 재밌더라. 구조를 알면 외울 필요도 없다. 연세대 물리학과를 가서 순수 과학자가 되고 싶었다. 그런데 기계과를 가게 됐다.”

-대학생활은 어땠나?
“대학에 간 나는 물 만난 고기였다. 배우면서 전율했다. 그동안 궁금해했던 것을 이해하면서 너무 재미있었다. 전 학년 수석이었다. 당시 최대 관심사항은 자동제어였다. 연결된 시스템, 구조적으로 움직이는 것, 이런 것들이다. 스터디 그룹 만들어서 토론도 하고, 3학때부터는 대학원 선배 실험실에서 살았다. 남들 도망갈 때 오히려 남아서 더 했다. 청계천에 가서 부품을 사와 실험장치를 만들어 주고, 계측장치, 전자 스위치 등 고장난 장치를 수리해줬다. 앞서 대일 청구권으로 들어온 일제 과학 기자제가 실험실에 쌓여 방치돼 있었다. 전자분야도 좋아했기 때문에 이것들을 수 없이 뜯어봤다.”

-대학 졸업 후는?
“미국 유학 전 2년동안 원자력연구소에서 근무했다. 그러다가 시스템자동제어(동역학자동제어)를 배우러 버클리대학을 갔다. 대학원에서 바이오메카니즘(생체공학)을 공부했다. 학위를 3년 반 만에 끝냈다. CNC 제어도 했다. 유학시절에도 장치 같은 것을 잘 만들어서 인기가 있었다. 노는 것에 관심이 많아 아마도 40%는 놀며 딴짓했던 것 같다. 집사람이 미국에서 공부하는 것을 보지 못했다고 하더라.”

-KAIST 교수가 되어서는?
“논문 쓰고 프로젝트 따는 것들에는 관심이 없었다. 솔직히 교수 초기에는 방향성이 없었다고 봐도 된다. 자동제어 이론, 무인항공기 등 그 때 그 때 관심있던 것들을 했다. 1990년 무렵에는 무인헬기의 호버링에 대한 연구를 했는데, 그 때는 아무도 안하던 분야였다. 흥미롭다면 몰두하는 경향이 있었다. 그래서 어플리케이션이 다양했다. 1993년에는 4족보행 로봇을 만들기도 했는데 발표조차 안했다. 앞서 탄소섬유 초경량로보트를 만들기도 했다.”

-지금은 로봇 전문가인데?
“로봇을 목적으로 배운적은 없다. 대신 많은 센서 개발을 해봤다. 1994년 경엔 초정밀가속도계를 러시아와 공동개발했다거나...리얼타임컨트롤 등도 있다. 로봇은 그동안 공부했던 것들을 종합적으로 적용하기 좋았던 것이다. 특허내고 논문 쓰는 것에는 흥미가 없었다. 로켓과 인공위성에 대해서도 공부했다.”

-로봇 공학에 대해 설명한다면?
“로봇을 구성하는 모든 분야 학문을 1990년대 중반까지 해봤다. 기계설계, 마이크로프로세서, 폼웨어, 실시간제어기술, 자동제어, 안정화, 센서기술, 계측기술(가속도, 관성센서), 자이로스코프 등 연구인지 취미인지 모르게 했다. 또 각종 센싱 기술 등을 15년 동안 다양하게 연마했기 때문에 무엇이든 만들 수 있었다. 오토메틱컨트롤 전문가가 되어 있었다. 이론이 갖춰졌기 때문에 가능한 것이었다.”

-휴보는 어떻게 만들게 됐나?
“로봇에는 관심이 없었던 시절이고, 로봇 학회도 가본적이도 없었다. 그런데 2000년 아시모가 발표되는 것을 TV로 봤다. 황당했다. 저것이 가능한가? 그렇게 1년을 생각해보니 못할 것도 없다고 생각했다. 돈이 필요해 여기저기 프로포즈 했는데, 모두들 택도 없다며 거절했다. 2000년부터 BK21이 시작됐는데, 교수에게 1000만 원을 주던 시절이다. 주로 컴퓨터 몇 대 사면 끝나는 돈이었다. 동료 교수 몇 명을 찾아가서 나에게 투자해라고 해 6000만 원을 만들었다. 2002년 KHR-1 최초로 만들었다. 시작 6개월만이다.”

-당시 제자들까지 반대가 심했다고?
“학생들은 이런거 왜 만드냐고 투덜댔다. 급기야 단체로 찾아와서 항의까지 했다. 만들어 보니까 재미있더만...그 학생들 출세해서 다들 교수됐다.”

-로봇 개발 계획은 어떻게 발전했나?
“KHR-1을 만들고 자신감이 확 생겼다. 그래서 학교에 1억 5000만 원을 신청했다. 처음엔 안주려고 하더니 로봇을 보여주니까 오히려 1년, 1억 5000만으로 되겠느냐며 3년 짜리로 재대로 해보자더라. 그래서 일본은 다 끝난 연구인데, 이걸 1년 이상 끌면 오히려 실패라며 내가 거절했다. 1억 5000만 원 중 5000만 원은 디자인 교수님에게 드렸다. 나머지 1억 원으로 휴보의 전신인 KHR-2를 만들었다. 2003년 초 시작해서 6개월만에 끝냈다.”

-정부 과제로 선정되기까지 우여곡절이 있었다고?
“2002년 7대 성장동력사업이 시작됐는데, 그 중 하나가 로봇이다. 당시 정보통신부 진 장관이 5년 이내에 아시모 수준의 로봇을 만들겠다고 정부에 보고했다 한다. 그러나 자체적으로 기술을 만들기 불가능하다고 판단해 일본, 유럽과 기술 제휴가 논의되고 있던 상황이었다. 이런 사실은 난 관심이 없어 모르고 있었다. 2003년 KAIST 내에서 KHR이 알려지기 시작했고, 곧 일본도 알게 됐다. 국내 정부 관계자들이 일본에 갔을때 일본인들이 오히려 KAIST에 로봇이 있는데 왜 왔냐고 했다더라. 그리고 정통부에서 연락이 왔다. 또 과학기술부 오 부총리가 KAIST에 와서 만찬을 했을 때, 당시 총장이 ‘오 교수가 로봇을 만들었는데 그럴듯 하다’고 말했다. 부총리가 갑자기 ‘볼 수 있냐’고 말하더니 그날 저녁 7시 반에 찾아왔다. 엎드려 이리저리 처다보더니 과기부는 이런거 지원안하고 뭐하고 있었냐는 등...과기부가 난리가 났다.”

-정부 지원은?
“2004년부터 정부 지원이 시작됐다. 2004년 3월부터 돈이 나왔다. 그리고 그해 11월 15일, 시작 1년 만에 휴보가 나왔다. 그해 12월 중순 홍보실에서 연락이 왔다. 하루 아침에 난리가 났다. 전 세계에서 인터뷰,가 밀려들고, 외국 정보기관에서도 왔다. 방문객도 굉장히 많았다. 이전까지 로봇은 일본의 전유물이라고 생각했던 것이다. 일본은 까무러치게 놀랐다. 오준호, 제가 언제 로봇을 했냐는거다. 그리고 또 1년만에 알보를 만들었다.”

-KHR 시리즈를 간단히 설명한다면?
“khr-1은 이족보행이 가능한 로봇을 만드는 것이다(286도수 컴퓨터-제어를 간단하기 하기 위해). khr-2는 완벽한 휴면로봇으로, 눈, 손가락, 멀티테스킹까지 되는 풀 시스템을 가볍게 만드는 것이다. khr-3(휴보)는 이것들을 세련되게 만드는 것이다. 현재는 안정화 된 khr-2+를 만드는 중이다. 휴보는 최초, 최고의 의미를 부여한 게 아니다. 아시모의 아버지는 없다. 조직이 만들었기 대문이다. 그렇지만 나는 휴보의 아버지이다.”

-휴보의 의미는?
“휴보를 브랜드 네임으로 간직하고 싶다. 그래야 아이덴티티가 있다. 현재 싱가폴이 2대, 미국이 6대를 가져다가 연구하고 있다.”

-또 무엇으로 세상을 놀라게 할 것인가? 바램은?
“긴본적인 관심은 시스템이다. 바램이 있다면 휴보나 휴보의 부품, 팔 다리기 다른 곳에도 쓰이고, 또 교육용이나 연구용으로 보급돼 세계 연구자들의 표준 플랫폼으로 사용되는 것이다. 그러면 휴보가 진정한 기술표준이 되는 것이다.”

 

휴보2 제원

항목

사항

본체

125 cm

중량

45 kg

자유도

40 DOF

이족보행

보행방식

무릅펴고 걷기, 뛰기

보행속도

1.8 km/h(걷기),

2.6km/h(뛰기)

제어부

주 제어기

Intel embedded PC, 933Mhz with CAN 모듈

부 제어기

2채널 BLCD 모터 구동 제어기

제어 아키텍쳐

CAN을 이용한 실시간 분산제어

액튜에이터

BLDC 모터

전원부

사용/충전시간

1시간/2시간반

배터리

48V 8Ah Li-ion Battery

센서부

FT 센서

발바닥 3축 힘/모멘트센서,

손목 3축 힘/모멘트 센서

IMU 센서

3축 각도, 각속도 센서

운영체계

운영체계 OS

Windows XP with RTX

Network

네트워크 방식

무선, 유선

지원 S/W

개발환경

Visual C++ 6.0

프로토콜

휴보에 특별화된 CAN 프로토콜

 

 

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posted by 글쓴이 과학이야기

아침 산책길에 이슬을 머금어 영롱하게 빛나는 거미줄.잘 보이지도 않을 정도로 가는 거미줄이지만, 그 강도는 놀랄만합니다.

거미줄은 강철에 버금가는 강도는 물론 매우 높은 인성까지 있어 기계적으로 매우 우수한 섬유인데요. 이를 이용하면 방탄복, 초고장력 케이블 등의 제품을 만들 수 있구요. 게다가 생체적합성을 지녀 상처의 봉합, 인공장기 제장 등에서 매우 유용하게 사용될 수 있습니다.

하지만 자연산 거미줄을 배양하는 것은 사실상 불가능한데요. 거미는 누에처럼 고치를 만들지도 않을 뿐만 아니라, 양식을 하려 해도 영역을 이루고, 다른 거미와 싸우는 습성 때문에 경제성이 없기 때문입니다.

이에 따라 세계의 많은 연구진들은 거미줄과 유사한 조직을 만드는 자연모사 인공섬유 개발에 열을 올리고 있는데요.

하지만, 박테리아 유전자에 거미줄 단백질을 삽입해 생체 섬유를 만들려는 시도는 시행착오에 의존해 진행된 실험이 대부분인 실정입니다.
 

거미줄 모사 인공 생체섬유 개발 성공

KAIST 기계공학과 유승화 교수팀은 컴퓨터 모델링을 이용해 거미줄을 모사한 인공 생체섬유를 최근 개발했습니다.
 

KAIST 기계공학과 유승화 교수팀이 합성에 성공한 인공거미줄KAIST 기계공학과 유승화 교수팀이 합성에 성공한 인공거미줄

 

이번 연구로 앞으로 자연에서 생성되는 다양한 생체섬유의 합성과정에 대한 이해가 가능해져 거미줄에 버금가는 인공 생체섬유의 설계 제작을 앞당길 것으로 기대되는데요.

연구팀은 예측 가능한 모델링을 기반으로 다양한 단백질을 선제적으로 탐색하고, 인공 거미줄 설계 및 제작과정에 반영해 기존의 시행착오를 극복했습니다.

거미줄은 물속에서 안정성을 갖는 친수성과 반대로 물과 쉽게 결합되지 않는 소수성을 가진 영역이 교차로 존재하는 펩타이드 단백질이 가교를 이루며 결합한 구조인데요.

거미줄은 거미의 실 분비 기관인 실샘에 존재하는 단백질 용액이 실관을 통과하며 전단유동을 통해 고체화돼 형성됩니다.

연구팀은 새롭게 개발된 컴퓨터 모델을 이용해 다양한 종류의 단백질 용액의 전단유동 하에서의 변화를 조사, 이를 통해 단백질의 아미노산 체인이 충분히 길면서 적절한 비율의 소수성과 친수성 영역을 가질 때만 단백질 간의 연결도가 급격히 증가해 높은 강성과 강도를 갖는 생체섬유 합성이 가능하다는 것을 밝혔습니다.

전단유동 전후의 단백질 용액 모델링 결과 및 네트워크 연결도 분석 결과전단유동 전후의 단백질 용액 모델링 결과 및 네트워크 연결도 분석 결과 - 균일하게 연결되어 있던 단백질 네트워크가, 전단유동을 거치면서 유체 흐름 방향으로 정렬된 더 높은 밀도의 연결도를 가진 네트워크로 바뀌는 것을 볼 수 있으며, 이로 인해 더 높은 강성과 강도를 갖게 된다. 모델링을 통해 이러한 네트워크 연결도 증가는 적절한 친수성-소수성 아미노산 비율을 갖고 길이가 충분히 긴 단백질에 대해서만 관찰되는 것을 확인하고, 이를 실험에 반영하여 인공 거미줄 합성에 성공하였다.



이를 통해 연구팀은 모델링으로 제시된 단백질을 박테리아의 유전자 조작으로 합성, 실관을 모사한 방적과정을 통해 인공 거미줄을 제작하는 데 성공했습니다.

연구팀은 강한 거미줄 생성 원리가 밝혀지기 시작했기 때문에 향후에는 실제 거미줄 강도에 버금가는 생체 섬유 제작이 가능할 것으로 전망하고 있는데요.

또 생체 적합성을 갖기 때문에 인체 내에서도 부작용이 발생하지 않아 바이오메디컬용으로 사용이 가능할 것으로 보고, 궁극적으로는 부작용이 없는 바이오메디컬에 특화된 생체 섬유 제작을 목표로 하고 있습니다.

이번 연구는 체계적 설계를 통한 인공 생체섬유의 제작이 가능함을 증명한 것으로, 향후 인공 생체섬유 합성의 새 가능성을 열은 것으로 평가받고 있습니다.

한편, 이번 연구에는 미국 매사추세스 공대, 플로리다 주립대, 터프츠 대학 등이 참여했고, 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 5월 28일자 온라인 판에 게재됐습니다.

 

 연 구 개 요


거미줄은 강철에 버금가는 강도와 Kevlar에 버금가는 인성(섬유가 끊어질 때까지 흡수하는 에너지)를 가지는 매우 뛰어난 기계적 성질을 지니고 있으며, 생체적합성을 지니고 있어서 상처봉합이나 인공장기 등 다양한 바이오메디컬 분야에 응용이 가능하다.

그러나 거미는 누에처럼 고치를 만들지도 않고 자기영역을 침범하면 싸우기 때문에 사육을 통한 거미줄을 생산 방법은 경제성이 없고, 유전자 조작을 통한 인공거미줄 제작이 많이 시도되어 왔다. 그러나 실샘에 있던 거미줄 단백질 용액이 실관을 따라 이동하며 자가조립을 통해 거미줄이 만들어지는 과정을 실험을 통해 밝히기 어려웠으며, 원자레벨의 시뮬레이션은 다수 거미줄의 상호작용을 모사하기에 충분히 효율적이지 않아서, 인공거미줄의 설계와 구현에 많은 어려움이 존재하였다.

본 연구에서는 다수의 거미줄의 상호작용을 모사할 수 있는 간단하지만 효율적인 컴퓨터 모델을 개발하여 거머줄의 조립에 영향을 미치는 인자들을 밝혀내었고, 박테리아에 유전자 조작을 통하여 실제와 유사한 재조합 거미줄 단백질을 합성한 후, 거미실관과 유사한 유체흐름(전단유동*)을 모사한 공정을 통해 인공거미줄을 제작하였다.

연구진은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 거미줄 단백질이 녹아있는 용액이 미세한 관을 통해 배출되는 방적과정을 통해 분자들이 한쪽방향으로 정렬되어 높은 강도의 섬유를 만드는 것을 알아내었다. 거미줄 단백질 분자는 친수성과 소수성 영역이 교차로 존재하는 고분자이고, 전단유동을 통해 유속 방향으로 정렬하며 서로 다른 분자들의 소수성 영역끼리 가교를 만들고 연결도가 좋아지면서 높은 강성과 강도를 갖게 된다. 소수성 영역의 비율이 너무 적으면 강성이 약해지고 너무 많아지면 거미줄이 생성되지 않고 뭉치기만 한다는 사실을 밝혀내어, 적절한 비율의 단백질 합성이 중요함을 밝혀내었다. 또한, 거미줄 단백질 길이가 충분히 길어야만 전단유동 과정을 통해 연결도가 좋아진다는 사실을 밝혀내었다.

박테리아 유전자 조작을 통한 단백질 합성 과정은 수개월이 걸리기 때문에, 시뮬레이션을 통한 다양한 친수성-소수성 영역 비율과 길이를 가진 단백질의 선제적 탐색은 매우 중요하다. 시뮬레이션을 통해 제시된 단백질은 박테리아 유전자 조작을 통해 합성되었고, 거미실관을 모사한 주사기를 이용한 간단한 방적과정을 통해 인공거미줄이 합성될 수 있었다. 상온의 단백질 수용액에 기반한 본 연구진의 제작방식은 추후 대량생산으로 전환되기에 용이할 것으로 보인다.

본 연구를 통해 생산된 인공거미줄의 강도와 탄성은 자연의 거미줄에 비해 아직 미흡하지만, 근본적인 거미줄 자가조립과정을 이해하기 시작한 것에 큰 의의가 있으며, 추후에는 원하는 대로 강도, 인성, 탄성을 조절할 수 있는 인공 거미줄 제작 공정 및 그 응용 방법을 개발하는 것이 궁극적 목표이다.


  용 어 설 명

전단유동
전단유동유체의 흐름방향과 수직하게 변하는 유속의 분포가 존재할 때, 유체 혹은 유체 내의 물질은 전단력을 느끼게 되는데, 이런 형태의 유체흐름을 전단유동이라고 한다. 유체와 고체의 마찰력 때문에 강물의 유속은 중앙부분이 가장자리보다 빠르고, 마찬가지로 주사기 바늘 속의 유체의 흐름도 가운데가 가장자리보다 빠른데, 이와 같은 유체의 흐름이 전단유동의 예이다. 

 

 유승화 교수 이력사항

□ 인적사항
KAIST 기계공학과 조교수
E-mail: ryush@kaist.ac.kr

□ 학 력
2000. 03 ~ 2004. 02 학사 KAIST 물리학과
2004. 09 ~ 2006. 01 석사 Stanford University 물리학과
2004. 09 ~ 2011. 09 박사 Stanford University 물리학과

□ 경 력
2011. 10 ~ 2012. 03 연수연구원 Stanford University 기계공학과
2012. 04 ~ 2013. 01 연수연구원 MIT 건설 및 환경공학과
2013. 07 & 2014. 07 방문교수 University of Trento 건설환경기계공학과
2013. 02 ~ 현재 조교수 KAIST 기계공학과

□ 연구 분야
물질의 강도와 어셈블리를 결정하는 근본적인 메카니즘을 나노부터 벌크까지 다양한 스케일의 이론과 모델링을 통해 이해하고, 기계적으로 강건한 신물질 합성에 적용하는 것이 핵심 연구 주제이다.
나노물질-고분자 복합재, 그래핀, 금속 유리, 나노결정 등 다양한 물질들의 합성과 기계적 성질에 대한 멀티스케일 모델링 연구를 진행하고 있다.

□ 수상 실적
2013-2014 University of Trento, Invited Professor Grant
2006-2008 Stanford Graduate Fellowship

posted by 글쓴이 과학이야기

보톡스, 피부를 탱탱하게 만드는 물질로 잘 알려졌지요.

그럼 왜 그럴까요?

보톡스가 몸 속으로 들어가면 에너지를 전달하는 단백질인 '스네어(SNARE)'를 절단해버립니다.

그러면 소포가 세포막과 융합하지 못하면서 신경전달물질의 방출을 막고요. 이는 근육의 수축을 방해하는 결과를 가져와 피부에 주름이 생기지 않도록 작용하는 것입니다. 

2013년 노벨상의 주인공 '스네어(SNARE)'

'스네어(SNARE)' 단백질은 생체막 융합 현상에 가장 기본적인 작동 기계로, 제임스 로스먼(James Rothman), 랜디 셰크먼(Randy Shekman) 등이 1980년 대에 발견했습니다.

스네어 단백질은 신경전달물질이나 호르몬 등의 주요 물질이 자루 모양의 지질막인 소포(vesicles)에 담아 마치 택배처럼 전달하는 역할을 하는데요.  소포의 막을 열어 세포막과 융합하고 물질을 분출하는 방식으로 에너지를 전달하는 것입니다.

그리고 여기에 'NSF 단백질'이 작용해 스네어 단백질을 재활용할 수 있도록 만듭니다.

우리 몸 안에서는 이런  작용이 쉴새 없이 일어나기 때문에 단백질 등의 물질이 공급되면서 정상적인 기능을 할 수 있는 것입니다.

제임스 로스먼, 랜디 셰크먼, 토마스 쥐트호프 등은 이 같은 사실을 발견한 공로로 2013년 노벨 생리의학상을 수상했습니다.

하지만, 스네어 단백질과 NSF는 발견된지 30여 년이 지났음에도 NSF 단백질이 스네어 결합체를 어떤 방식으로 분해하고 재활용하는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않은 상태입니다.  


※ 하버드 대학에서 만든 세포내부의 모습을 재현한 영상 'The inner life of the cell' 중 세포 내부 골격 구조, ATP 결합, 걸어가는 키네신 이동 등을 표현한 부분입니다.  풀 영상은 여기로!

세계의 가설 뒤집은 KAIST 윤태영 교수

KAIST 물리학과 윤태영 교수 연구팀은 NSF 단백질이 스네어 결합체를 분해해 세포수송을 지속시키는 원리를 세계 최초로 규명했습니다.

신경전달물질의 분비가 끝난 후 NSF가 SNARE 단백질 복합체를 한 번에 분해하는 모습. 분해된 SNARE들은 다시 신경전달물질 분비를 일으키는데 이용됨신경전달물질의 분비가 끝난 후 NSF가 SNARE 단백질 복합체를 한 번에 분해하는 모습. 분해된 SNARE들은 다시 신경전달물질 분비를 일으키는데 이용됨

지금까지 과학자들은 NSF가 스네어 결합체를 분해할 때 끈을 조금씩 푸는 것처럼 점진적인 과정으로 진행되고, 따라서 하나의 스네어 결합체를 분해하는 데 연료 역할을 하는 유기화합물인 ATP가 수십 개가 필요할 것이라는 가설을 제기했었습니다.

ATP는 생체 단백질들의 연료원이 되는 물질로, 구성된 인산이 떨어지면서 ATP가 ADP로 변하면서 화학 에너지가 발생시키는데요. 세포의 여러 단백질들은 이를 에너지원으로 삼아 맡은 기능을 수행하게 됩니다.

하지만 윤태영 교수는 단분자 형광 기법과 자기집게 기술(magnetic tweezers)을 사용해 위 가설을 반박했는데요.

윤태영 교수는 단백질에 형광 염료를 달아 분자에서 나오는 신호를 파악하고 움직임을 관찰한 결과, ATP를 주입하면 NSF가 마치 매듭의 양 끝을 잡고 당기면 한 번에 풀리듯 스프링처럼 에너지를 저장했다가 스네어 결합체 전체를 단번에 폭발적으로 풀어내는 것을 확인했습니다.

 

다양한 단분자 생물물리 기법을 이용한 NSF/α-SNAP 에 의한 SNARE 복합체 분해 연구. NSF가 SNARE 복합체를 풀어내는 모델. 다양한 단분자 생물물리 기법을 이용한 NSF/α-SNAP 에 의한 SNARE 복합체 분해 연구. NSF가 SNARE 복합체를 풀어내는 모델.

 

이 같은 연구 성과는 스네어 단백질이 신경세포 간 통신과 인슐린 분비 등에 중추적 역할을 하고 있어 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환, 당뇨병과 같은 대사질환 관련 연구는 물론 보톡스 등 피부미용 연구에도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있습니다.

특히, 이번에 규명된 NSF는 근육의 이동이나 단백질 분해, DNA의 복제 및 이동 등 신체에서 중요한 역할을 하는 AAA+ 단백질 그룹에 속해 있는 것으로 확인됐는데요.

이에 따라  NSF와 비슷한 구조의 AAA+ 단백질 그룹이 함께 동작할 것으로 예상되면서 향후 생물 현상 이해의 주춧돌이 될 것으로 전망됩니다.

또 이번 연구 성과는 생물물리 분야에서 우리나라가 최고수준의 기초과학 연구력을 보유하고 있음을 증명한 것으로, 여러 대사질환을 분자수준에서 이해할 수 있는 토대가 될 것으로 기대받고 있습니다.

한편, 이번 연구는 윤태영 교수 연구팀의 류제경 박사, 민두영 박사, 나상현 학생 등이 주도했고, 고등과학원의 현창봉 교수팀, 독일 막스플랑크연구소 라인하르트 얀(Reinhard Jahn) 교수팀, KAIST 의과학대학원 김호민 교수팀이 참여했습니다.

이번 연구 결과는 사이언스지 3월 27일자에 게재됐습니다.

 

  용 어 설 명

세포 수송
세포 안에서 특정 물질이 세포 소기관 사이에 이동하기 위해서 그 물질들이 함유된 소포체가 전달되고, 타겟이 되는 소기관에 소포체의 생체막이 타겟 생체막과 융합이 되어 그 물질들이 전달되게 된다. 이 현상을 생체막 수송이라고 한다.

단분자 생물 물리 기법
단분자 생물물리 기법은 크게 단분자 형광 기법과 단분자 힘 분광계 기법으로 나눠 볼 수 있다. 단백질의 기능을 단분자 수준에서 관찰하기 위해 단백질에 형광 염료를 달아놓고, 형광 한 분자에서 나오는 신호를 읽어 들임으로 단백질의 움직임을 관찰하는 기법이다. 단분자 힘 분광계는 단백질에 DNA 핸들을 부착하고, 이 DNA 핸들에 큰 Bead를 부착하여 이 Bead 를 빛, 자기장 등으로 조절하여 단백질에 힘을 가해주거나 움직임을 주게 만드는 기법이다. 이 기법을 사용하면 단분자 수준에의 실시간 구조 변화를 예측할 수 있게 된다.

스네어(SNARE) 단백질 
스네어 단백질은 생체막 융합 현상에 가장 기본적인 작동 기계이다. 2013년 노벨상 수상자인 제임스 로스먼(James Rothman), 랜디 셰크먼(Randy Shekman)에 발견이 되었다. 스네어 단백질은 네 개의 스네어 모티프가 만나서 밧줄처럼 꼬여서 생체막 융합 현상을 일으킨다. 신경 전달에 관여하는 신경 스네어는 뱀프 (VAMP)와 스냅25(SNAP25), 신택신(Syntaxin) 이 있고, 이 중 뱀프(VAMP) 와 신택신(Syntaxin) 은 막단백질로 생체막에 투과된 부분이 있다.

NSF
NSF 는 AAA+ ATPase 단백질 그룹 중 하나이다. AAA+ 단백질들은 근육의 이동, 퇴행성 뇌질환을 막기 위한 단백질 분해 작용, DNA 의 복제 및 이동 등 아주 많은 기능들을 한다. 특별히 NSF 는 생체막 융합이 일어난 이후 스네어 복합체가 다시 재활용이 되도록 밧줄처럼 꼬인 스네어 복합체를 ATP 연료의 가수분해 되는 에너지로 풀어낸다. 하나의 NSF 에는 3 개의 구역인 N 말단 구역, D1 구역, D2 구역으로 되어 있고, 단일 유닛이 6개가 합쳐져서 육합체 NSF가 만들어지게 된다. D1, D2 구역에는 ATP 부착되는 곳이 있다.

ATP
ATP 는 생체 단백질들의 연료 원이 되는 것으로 인산 세 개와 리보오스, 아데닌으로 되어 있다. 하나의 인산이 떨어져서 ATP 가 ADP 가 되면 화학 에너지가 발생이 되는데 세포의 여러 가지 단백질들은 이 에너지 원으로 특정 기능을 수행해 내게 된다.

 

 윤태영 교수

1. 인적사항
 ○ 소  속 : KAIST 물리학과
 
2. 학    력
 ○ 서울대학교 공과대학 학사 1998
 ○ 서울대학교 공과대학 석사 2000
 ○ 서울대학교 공과대학 박사 2004

3. 경력사항
 ○ 2004~2005  서울대학교 반도체연구소, 박사후연구원
 ○ 2005~2006  어바나-샴페인 소재 일리노이 주립대학 하워드 휴즈       의학연구소, 박사후연구원
 ○ 2005~2006  어바나-샴페인 소재 일리노이 주립대학 물리학과,      박사후연구원
 ○ 2007~2010  KAIST 물리학과, 조교수 
 ○ 2010~2014  KAIST 물리학과, 부교수
 ○ 2011~현재  한국연구재단 미래창조과학부 창의적 연구 진흥사업,       단분자시스템생물학 연구단 단장
 ○ 2014~현재  삼성미래기술육성재단 기초과학부문 물리분야,
    연구책임자
 ○ 2014~현재  KAIST 물리학과, 영년직 부교수

4. 주요연구업적
 ○ Dynamic Ca2+-Dependent Stimulation of Vesicle Fusion by Membrane-Anchored Synaptotagmin 1: 생체막 단백질의 기능을 세포 밖에서 단분자 수준에서 관찰할 수 있는 연구방법을 개발.
 ○ Real-time single-molecule co-immunoprecipitation analyses reveal cancer-specific Ras signalling dynamics : 생체막 리셉터 단백질의 세포신호 전달을 정제하지 않고도 단분자 수준에서 관찰할 수 있는 연구방법을 개발.
 ○ Real-time single-molecule co-immunoprecipitation of weak protein-protein interactions: 위에서 개발된 방법을 많은 과학자들이 사용할 수 있도록 자세한 방법론을 설명한 논문. 기법에 사용되는 컴퓨터 프로그램을 패키지로 제작하여 동시에 배포함.
○ Mechanical unzipping and rezipping of a single SNARE complex reveals hysteresis as a force-generating mechanism: 자기집게를 이용하여 생체막 단백질에 pN 수주의 힘을 인가하여 그 역학적 특성과 반응을 측정할 수 있는 연구방법을 개발.
○ Programmed folding of DNA origami structures through single-molecule force control: 개발된 자기집게를 이용하여 DNA 나노구조를 프로그램하여 10분 안에 형성시킬 수 있는 연구방법을 개발.
○ 세포 환경 내에서의 단일 분자 수준의 단백질-단백질 상호작용 분석 방법: 개발된 단분자 연구방법을 바탕으로 개별 환자 조직에서 표적 단백질의 상호작용을 별도의 단백질 증폭이나 정제 없이도 측정하여 이를 개인맞춤형 암 진단에 사용하는 기술에 대한 특허.
○ 세포 환경 내에서의 단일 분자 수준의  단백질-단백질 상호 작용 분석 장치: 위의 특허와 연계하여 자세한 분석장치를 구현하는데 필요한 기술적 요소에 대한 특허.

류제경 박사

1. 인적사항                                               
 ○ 소  속 : 카이스트 물리학과 단분자 시스템 생물학 연구실
 
2. 학    력
 ○ KAIST 물리학과 학사 2006
 ○ KAIST 물리학과 박사 2014

3. 경력사항
 ○ 2007~2007 UIUC 방문 연구원 (Taekjip Ha Group)
 ○ 2014~현재  KAIST 물리학과 박사후 연구원

4. 주요연구업적
 ○ 생체막 융합과 관련된 NSF가 어떻게 SNARE 복합체를 풀어내는지 단분자 형광 기법을 이용하여 규명함.

posted by 글쓴이 과학이야기

사물인터넷은 옷이나 책 등 모든 사물이 인터넷을 기반으로 서로 연결돼 사람과 사물 또는 사물과 사물 간의 정보를 주고 받을 수 있는 능력을 갖게 되는 것인데요.

이를 위해서는 무엇보다도 전자기기나 기판이 사물에 자연스럽게 장착될 수 있도록 웨어러블, 플렉서블 기술, 특히 가볍고 전력 소모가 적으면서도 유연성을 가진 소자 제작 기술이 필요합니다.

개시제를 이용한 화학 기상 증착법(iCVD) 개발

KAIST 생명공학과 임성갑 교수, 전기 및 전자공학과 유승협, 조병진 교수 공동 연구팀은 최근 10㎚(나노미터) 이하의 얇고 유연하게 휘어지면서도 균일한 두께를 유지하는 고분자 절연막을 개발해 사물인터넷 실현을 한 걸음 앞당겼습니다.

연구팀은 ‘개시제를 이용한 화학 기상 증착법(initiated chemical vapor deposition, iCVD)’을 이용한 고분자 절연막을 개발했는데요.

이 기술은 단량체(monomer)와 개시제(initiator)를 기화시켜 저진공의 반응기 안에 주입하고 열에너지로 활성화시켜 고분자를 필름 형태로 합성하는 방법으로, 기존 고분자 합성 방식과 달리, 용매나 첨가제가 필요 없어 고 순도 고분자를 쉽게 합성할 수 있고요. 또 낮은 공정 온도 특성으로 종이처럼 화학적, 물리적 자극에 약한 물질 위에도 도포할 수 있습니다. 

iCVD 공정의 모식도. (i) 재료물질 (initiator, monomer) 주입, (ii) 개시제의 활성화, (iii), (iv): 활성화된 개시제에 의한 고분자(polymer) 합성iCVD 공정의 모식도. (i) 재료물질 (initiator, monomer) 주입, (ii) 개시제의 활성화, (iii), (iv): 활성화된 개시제에 의한 고분자(polymer) 합성

연구팀이 iCVD로 구현된 박막은 절연 특성이 기존 고분자 박막으로는 구현할 수 없는 매우 높은 수준을 보이면서 플렉서블 전자 소자 등 차세대 전자 기술에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것이로 기대됩니다.

기존 무기물 소재 절연막이나 전자소자 재료는 유연성이 부족하고, 고온에서만 공정이 가능해 열에 약한 다른 재료들과의 조합이 어려웠고요.

또 용액을 이용해 만든 기존 고분자 소재 절연막은 표면장력에 의한 뭉침 현상으로 균일도에 한계가 따르고, 잔류 불순물로 인해 절연 특성도 좋지 못한 경우가 많았습니다.

연구팀은기체 상태의 반응물을 이용해 고분자를 박막 형태로 합성하는 방법인 iCVD를 사용, 이 같은 문제를 극복했는데요.

연구 결과 액체 대신 기체 상태의 반응물을 이용해 균일도를 높이고 불순물을 최소화해, 10 이하의 얇은 두께에서도 무기물 기반 소재에 필적하는 절연성을 갖는 것으로 확인됐습니다.

연구진이 개발한 고분자 절연막을 이용하여 제작한 대면적, 고유연성 전자소자 (좌측)와 떼었다 붙였다 할 수 있는 전자소자 (우측) 이미지.연구진이 개발한 고분자 절연막을 이용하여 제작한 대면적, 고유연성 전자소자 (좌측)와 떼었다 붙였다 할 수 있는 전자소자 (우측) 이미지.

이에 따라 연구팀은 개발한 절연막을 유기반도체, 그래핀, 산화물반도체 등 차세대 반도체 기반 트랜지스터에도 적용, 우수한 이동도를 갖는 저전압 트랜지스터를 개발하는데 성공했습니다.

이를 바탕으로 연구팀은 우수한 유연성을 바탕으로 스티커 필름 형태의 전자 소자를 시연하는 데 성공했고, 또 동국대 노용영 교수팀과 협력해 iCVD 고분자 절연막이 대면적 유연 전자소자 기술에 적용할 수 있음도 확인했습니다.

이번 기술은 향후 다양한 미래형 전자기기 제작에 핵심 요소소재로 활용돼 기술경쟁력 우위 확보에도 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.

한편, 이번 연구 결과는 재료분야 국제 학술지인 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’ 3월 10일자 온라인 속보판에 게재됐습니다.

 

 용 어 설 명

개시제를 이용한 화학 기상 증착(Initiated chemical vapour deposition, iCVD)
단량체 (monomer)와 개시제 (initiator)를 기화하여 저진공의 반응기 안에 주입하고, 주입된 개시제를 열에너지로 활성화시켜 고분자를 필름 형태로 합성하는 방법. 기존의 고분자 합성 방식과는 달리, 용매 (solvent)나 첨가제 (additive)를 필요로 하지 않기 때문에 높은 순도를 가지는 고분자를 쉽게 합성할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 또 낮은 공정 온도로 인하여 종이와 같은 화학적, 물리적 자극에 약한 물질 위에도 고분자를 도포할 수 있다.

절연막(insulator)
도체, 반도체와 달리 전자 또는 정공의 흐름을 막아 주는 역할을 하는 물질. 절연막은 소자 내부에서 가장 넓은 면적을 차지하면서도, 두께에 따라 그 절연 성능이 민감하게 변하는 특징이 있기 때문에 전자소자용 재료 중에서도 핵심 요소이다.

트랜지스터(Transistor) & 전계효과트랜지스터(Field effect transistor, FET)
트랜지스터는 전류의 증폭 작용과 스위칭 역할을 하는 반도체 소자로, IC 칩, 디스플레이와 같은 전자 기기의 핵심 구성 요소가 되는 중요한 소자이다. 트랜지스터는 구동 원리에 따라 다양한 종류로 나뉘는데, 이 중 전계효과트랜지스터 (FET)는 통상적으로 게이트, 소스, 드레인 전극과 반도체 (semiconductor), 절연막 (insulator)로 구성되며, 게이트 (gate) 전극에 전압을 걸어 반도체층 사이에 전자 (electron) 또는 정공 (hole)이 흐를 수 있도록 하는 원리로 전류를 제어하는 트랜지스터이다. FET의 저전력화를 위해서는 절연특성이 유지되는 한 절연막의 두께를 최대한 낮추는 것이 유리하다. 
 

임성갑 교수 

1. 인적사항
 ○ 소 속 : KAIST 생명화학공학과
 ○ e-mail : sgim@kaist.ac.kr

2. 학력
  1997: 서울대학교 (학사: 화학공학과)   
  1999: 서울대학교 (석사: 화학과학과)  
  2009: MIT (박사: 화학공학과)  
 
3. 경력사항
  1999 - 2002: LG화학 기술연구원 
  2002 - 2004: LG Display 연구소
  2009 - 2010: Harvard Medical school, postdoctoral fellow
  2010 - 현재: KAIST, 부교수

유승협 교수 

1. 인적사항
 ○ 소 속 : KAIST 전기 및 전자공학과
 ○ syoo_ee@kaist.ac.kr, http://ioel.kaist.ac.kr

2. 학    력
 ○ 서울대학교 물리학과, 학사, 1996 
 ○ 서울대학교, 물리학과, 석사, 1998
 ○ University of Arizona, 광과학부, 박사, 2005
 
3. 경력사항
○ 2006 ~ 현재 KAIST 전기 및 전자공학과 부교수
○ 2011 ~ 현재 삼성디스플레이-KAIST 디스플레이 연구센터장
○ 2011 ~ 2012 독일 University of Technology Dresden, 방문교수
○ 2005 ~ 2006 미국 Georgia Institute of Technology, 박사후 연구원

조병진 교수 

1. 인적사항
 ○ 소 속 : KAIST 전기 및 전자공학과
 ○ e-mail : elebjcho81@kaist.ac.kr

2. 학력
  1985: 고려대학교 (학사: 전기전자공학과)   
  1987: KAIST (석사: 전기 및 전자공학과)  
  1991: KAIST (박사: 전기 및 전자공학과)  
 
3. 경력사항
  1991 - 1993: IMEC, Research Fellow  
  1993 - 1997: Hyundai Electronics Ind. Co., Section Manager
  1997 - 2007: National University of Singapore, 교수
  2007 - 현재: KAIST, 교수

posted by 글쓴이 과학이야기