테스트 환경 구축 일반적인 EtherNet/IP 기반 모션 제어 드라이버 사용 사례를 재현하기 위한 테스트 환경의 고수준 아키텍처가 그림 1에 나타나 있다. EtherNet/IP와 프라이빗 5G 네트워크의 통합을 평가하기 위한 테스트 환경에는 EtherNet/IP 슬레이브 스택을 포함한 STM32 평가 보드와 연결된 I/O 장치가 포함되었다. 이 실험의 목표는 I/O 장치를 EtherNet/IP 마스터를 갖춘 PC 기반 호스트 시스템과 연결하는 것이었다. 이 두 시스템 간의 물리적 계층은 5G 모뎀을 통합하여 구현되었다. 이 시스템에서는 SPI(직렬 주변기기 인터페이스) 통신이 사용되었다. 해당 설정을 반영하는 OSI 아키텍처는 아래에 제시되었으며, 애플리케이션 및 세션 제어는 STM32 보드가 담당하고, 전송 계층에서는 SPI를 통한 UDP 프로토콜이 활용되었으며, 네트워크 및 물리 계층에서는 5G 모뎀이 사용되었다. 이 설정이 이더넷 표준을 준수하는지 확인하기 위해 OSI 계층과의 매핑이 그림 2에 나타나 있다. 두 하드웨어 간의 SPI 통신 설정은 다음과 같다. · 클럭 속도 : 1MHz · 모드 : 풀 듀플렉스(Full Duplex) 미래의 연결된 공
건설업에서는 고령화에 따른 숙련 작업자의 감소, 타 업종에 비해 낮은 생산성, 높은 노동 재해 발생률이 문제로 지적되고 있다. 인력 절감, 생산성 및 안전성 향상의 문제를 근본적으로 해결하기 위해 차세대 건설 생산 시스템이 요구되고 있으며, 현재 진동롤러, 불도저 및 덤프트럭 등과 같은 건설기계의 자동화가 이루어지고 있다. 또한 건설 분야의 메이커뿐만 아니라 AI, 기계학습 및 VR 등과 같은 새로운 기술을 보유한 회사들이 참여해 다양한 원격화(무인화) 및 자동화 기술의 개발이 진행되고 있다. 우리는 2009년부터 건설기계의 자동화 기술을 핵심으로 한 차세대 건설 생산 시스템(A4CSEL®; 쿼드 액셀)의 연구 개발을 진행하고 있다. 해당 시스템의 특징은 시공 상황에 따라 작업 계획을 사람이 담당하고, 시공 중에 정형화된 작업을 자동화 건설기계로 자동 시공하는 것이다(그림 1). 이 시스템에 의해 소수의 작업 감독자가 여러 대의 건설기계를 관리함으로써 건설 시공의 안전성 및 생산성 향상이 기대된다. 더욱이 자동화가 진전된 시공 시스템을 창출하기 위해서는 연구 개발의 과제를 명확히 하고, 과제를 해결하는 기술을 개발해 자동화 시공 시스템의 설계론을 확립할 필요
미국 라스베가스에서 매년 열리는 세계 최대 규모의 최신 테크놀로지 전시회 CES에서 각 기업이 발표한 스마트 제조에 관한 내용을 소개한다. 각 기업이 스마트 제조에서 중요한 요소로 제시하는 내용을 살펴보고, 과거 CES 강연에서 어필한 포인트의 변화를 확인한다. 또한 필자는 일본 내각부의 ‘우리나라가 전략적으로 육성해야 할 안전·안심의 확보에 관한 중요 기술 등의 검토 업무(싱크탱크 기능의 시행 사업)’에 참여한 경험을 바탕으로 CES의 배경에 있는 미국의 과학 기술 정책의 변천을 확인하고, 미국이 현재 인식하고 있는 과제와 앞으로 창출하고자 하는 신산업 분야를 소개한다. 마지막으로 신산업 분야에서 일본이 취해야 할 전략에 대한 시사점으로서, 일본의 연구 기관이 제안하는 미래의 스마트 제조에 대한 과제와 대응책을 소개한다. CES의 개요 CES는 매년 미국 라스베가스에서 열리는 세계 최대 규모의 최신 테크놀로지 전시회이다. 2024년의 참가 인원은 138,789명으로, 그중 약 40%가 해외에서 왔으며 161개의 국가·지역에서 참가했다. 필자는 2017년부터 참가하고 있으며, 이번으로 8회째가 되기 때문에 계속적인 시점에서 CES의 내용을 전하고자 한다. C
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 인공지능(AI)을 이용해 자연에 존재하지 않는 새로운 효소를 설계할 수 있는 가능성을 제안했다고 17일 밝혔다. 효소는 세포 내에서 일어나는 생화학적 반응을 촉매하는 단백질이다. 새로운 효소의 기능 규명은 미생물 세포공장(세포의 유전자를 조작해 화합물을 대량으로 만드는 미생물 기반 생산시스템)을 구축하기 위한 핵심 과제다. 연구팀은 합성곱 신경망, 순환 신경망, 그래프 신경망, 트랜스포머 기반 대규모 언어 모델 등 다양한 AI 기법이 효소 기능 예측 연구에 활용된 사례를 정리하고, 이들 기술이 단백질 서열에서 어떻게 의미 있는 정보를 추출하고 예측 성능을 극대화하는지 분석했다. 딥러닝 기술을 활용해 단순한 아미노산 서열 유사성 분석을 넘어 구조적·진화적 정보 등 서열에 내재된 효소의 촉매 기능과 관련된 중요한 특성을 자동으로 추출할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 특히 생성형 AI 모델 발전을 토대로 기존의 효소 기능 예측을 넘어 자연계에 존재하지 않는 새로운 기능을 가진 효소를 생성하는 기술이 미래 연구 방향이 될 것으로 제시했다. 이상엽 KAIST 교수는 “AI 기반 효소 예측·설계 기술
인하대학교는 최근 양윤정 생명공학과 교수 연구팀이 열 안정성과 촉매 효율을 높인 새로운 플라스틱 분해 효소를 개발했다고 15일 밝혔다. 식물 감염 병원균은 큐티나아제(cutinase)라는 효소를 이용해 식물벽의 주성분인 큐틴을 분해하는 방식으로 식물 조직 안에 침투한다. 연구팀은 이 같은 침투기작을 착안해 큐틴 분해 단백질(효소)을 플라스틱 분해에 적용시켰다. 식물벽을 분해하는 곰팡이(Thielavia terrestris)에서 추출한 큐티나아제의 유전서열을 변형해 열 안정성과 낮은 pH(수소 이온 농도 지수) 내성을 갖도록 개량했다. 개량한 효소는 70°C에서 80% 이상의 활성을 유지하고 상온에서도 폴리카프로락톤(PCL) 필름을 2시간 안에 절반 이상 분해하고 24시간 안에는 완전 분해하는 효과를 보여줬다. 양윤정 인하대 생명공학과 교수는 “이번 연구는 지속 가능한 플라스틱 처리를 위한 친환경적인 대안을 제시하는 데 기여할 것”이라며 “플라스틱 분해 효소 변이체에 대한 산업적 공정 적용 가능성을 확대하는 계기가 될 것으로 기대한다”고 말했다. 연구팀의 이번 성과가 담긴 논문은 국제 저명 학술지인 ‘ACS Sustainable Chemistry & E
레이저 보호·광학 센서·AI 연산에 활용 기대… 국제 저널 게재 및 특허 출원 완료 한국전자통신연구원(ETRI)이 그래핀을 활용한 광경화 투명필름 개발에 성공했다. 이번 성과는 그래핀의 산업적 활용 가능성을 넓히는 신소재 기술 확보로 향후 레이저 보호 장치, 광학 센서, 인공지능 광소재 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다. 연구진은 그래핀을 안정적으로 분산시켜 투명 필름으로 구현하는 기술을 개발했다. 해당 필름은 빛의 세기에 따라 투명도가 달라지는 광학 비선형 특성을 가지며 이에 따라 강한 빛을 차단하는 기능으로 광학 보호용 필름에 활용이 가능하다. 그래핀은 기계적 강도와 전기전도성이 뛰어난 소재지만 산업 현장에서 안정적으로 분산시키기 어려워 활용에 제약이 있었다. 기존에는 분산제로 문제를 해결했으나 이 방식은 그래핀의 고유한 성질을 손상시킬 가능성이 있었다. ETRI는 별도의 화학적 분산제를 사용하지 않고도 그래핀을 고분자 내에 균일하게 분산시킬 수 있는 ‘그래핀 분산 광경화 콜로이드 조성물’을 개발했다. 이 기술을 바탕으로 안정적인 그래핀 분산 필름 및 성형체를 간편하게 제조할 수 있게 됐다. 조성물은 1년 이상 침전 없이 보관이 가능하며 자외선을
인공지능 시대가 도래하면서 방대한 영상 데이터를 빠르고 효율적으로 처리해 의미 있는 정보를 도출하는 머신비전(Machine Vision, 이미지 인식) 기술의 중요성이 커지고 있다. 머신비전 기술은 자율주행 자동차, 의료 영상 분석, 휴머노이드 로봇 등 첨단 산업 분야에 활용되며, 더 빠르고 정확한 머신비전 기술이 핵심 경쟁력으로 분류된다. 이런 흐름 속에서 경희대학교 신소재공학과 강성준 교수 연구팀이 인간의 시냅스(Synapse)를 모사한 광 뉴로모픽(Neuromorphic) 소자를 개발해 머신비전 기술을 한 단계 발전시켰다. 이번 연구 결과는 학문적 우수성을 인정받아 나노 분야의 세계적인 학술지 ‘ACS Nano(IF=15.8)’의 4월 표지 논문으로 선정됐다. 시냅스는 뇌 속에서 신경세포를 연결하며 정보를 전달하고 기억하는 핵심 구조다. 연구팀은 인간의 뇌 구조와 동작 방식을 모사한 광 뉴로모픽 소자를 개발했다. 이 소자는 빛(광신호)을 수집함과 동시에 저장·분석할 수 있어 기존 이미지 처리 기법보다 훨씬 빠르고 정확한 인식 성능을 보였다. 광센서, 메모리 등 복잡한 구성요소를 포함한 기존의 인공지능 기반 이미지 처리 장치와 달리 산화물 반도체를 활용해
한국전자통신연구원(ETRI)이 안리쓰(Anritsu)의 벡터 네트워크 분석기(VNA) ‘MS46122B’를 활용한 ETRI 실내투과형 RIS(Reconfigurable Intelligent Surface, 재구성 지능형 표면) 기술 실험을 진행했다. 차세대 고주파 통신 기술로 주목받고 있는 RIS 기술 연구에 있어 정확하고 유연한 측정 환경이 핵심으로 떠오르고 있다. RIS는 고주파 신호의 실내 통과를 돕는 기술로, 특히 건물 유리창을 통한 밀리미터파(mmWave) 통신에서 발생하는 전파 감쇠 문제 해결에 큰 가능성을 보이고 있다. 특히 이번에 개발된 ETRI의 기술은 투명한 PET 필름 형태의 초소형 안테나 배열을 창호에 부착해 별도의 중계기 없이도 신호 투과율을 극대화할 수 있다는 점에서 주목을 받고 있다. ETRI가 공개한 실내 통신용 투명 RIS 기술 실험 장면에서는 안리쓰의 벡터 네트워크 분석기(VNA) MS46122B가 주요 계측 장비로 활용됐으며, 소형 장비에서의 고정밀 측정 성능을 입증했다. 실험에서는 안리쓰의 2-port VNA인 MS46122B를 이용해 RIS 필름을 부착한 유리와 일반 유리 간의 S-파라미터 및 투과 손실 비교 측정이 진행
인하대학교는 백광준 조선해양공학과 교수와 이준희 박사과정 학생이 최근 Coanda 효과를 적용한 차세대 친환경 프로펠러 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. Coanda 효과는 공기나 물 같은 흐르는 물질인 유체가 곡면을 따라 흐르려는 성질을 말한다. 이번 연구에선 Coanda 효과를 활용한 새로운 형태의 프로펠러를 설계했다. Coanda 효과를 적용한 프로펠러는 저회전 조건에서도 추가적인 양력을 생성해 추진력을 유지하며 회전 토크 감소를 통해 전력 사용 효율을 극대화하는 것이 특징이다. 또한 기존 에너지 절감장치(ESD)의 복잡한 구조적 한계를 극복할 수 있다. 연구진은 개발한 프로펠러를 대상으로 자항 추진(Self-propulsion) 조건에서의 성능을 수치적으로 분석했다. 실제 선박처럼 스스로 앞으로 나아가는 조건에서 성능을 측정한 것이다. 연구는 6500t급 유조선을 대상으로 진행됐다. 시간에 따라 변하는 복잡한 유체 흐름을 분석할 수 있는 시뮬레이션 기법인 URANS 기반의 CFD 해석을 통해 기존 프로펠러 대비 약 7.8%의 추진 동력 절감 효과가 있는 것으로 확인했다. 특히 일반적인 균일 유동 조건이 아닌 실제 선박 환경을 반영해 평가했기 때문에 기술
‘셀카’와 같은 개인정보가 포함된 민감 데이터를 서버로 직접 보내지 않고도 고품질 이미지 등 콘텐츠 생성을 돕는 인공지능(AI) 모델을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. UNIST 인공지능대학원 유재준 교수팀은 연합학습 AI 모델인 ‘프리즘’(PRISM·PRivacy-preserving Improved Stochastic Masking)을 개발했다고 9일 밝혔다. 유 교수팀에 따르면 연합학습이란 민감 데이터를 직접 서버에 올리지 않고 각자 장치의 ‘로컬 AI’가 학습을 수행한 뒤 그 결과만을 모아 서버에 전달함으로써 하나의 ‘글로벌 AI’를 만드는 기술이다. 프리즘은 연합학습 과정에서 로컬 AI와 글로벌 AI를 연결하는 학습 중재자 역할을 하는 AI 모델이다. 최근 오픈AI의 새 이미지 생성 모델을 이용해 일본 애니메이션 제작사 지브리의 화풍으로 사진 바꾸기가 유행하고 있는데, 셀카를 지브리 화풍으로 바꾸려면 사진을 서버에 올려야 하기 때문에 개인정보 침해 우려가 있다. 반면 프리즘을 이용하면 모든 처리가 스마트폰 안에서 이뤄져 사생활 침해를 막고 결과도 빠르게 받아볼 수 있는 것이다. 단 스마트폰에서 이미지를 직접 생성하는 로컬 AI 모델 개발
마우저 일렉트로닉스는 빠르게 진화하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(brain-computer interface, BCI) 기술을 탐구한 ‘함께 만드는 혁신(Empowering Innovation Together, EIT)’ 기술 시리즈 최신호를 공개했다. 이번 EIT 시리즈 최신호에서는 마인드 컨트롤 시스템 개발을 위한 엔지니어링 과제와 기회요소에 대해 심도 있게 다룬다. BCI는 인간의 뇌와 외부 장치 간의 직접적인 통신을 가능하게 함으로써 신체 마비 환자의 운동 기능 회복과 의사소통 장애가 있는 사람의 언어능력 향상은 물론, 인지 능력 강화 등과 같은 다양한 애플리케이션을 지원할 수 있다. 이러한 시스템은 전극을 기반으로 신경 신호를 획득하는 기술과 첨단 신호 처리 알고리즘을 활용해 뇌 활동을 분석하고, 이를 실행 가능한 명령으로 변환한다. ‘인간을 잇는 기술(The Tech Between Us)’ 팟캐스트에서는 진행자인 마우저의 레이몬드 인 기술 콘텐츠 디렉터가 매사추세츠 종합병원의 중증 신경과 전문의이자 하버드 의대 강사인 댄 루빈 박사와 함께 신호 전송 지연 문제와 신호 충실도, 그리고 뉴럴 기술의 윤리적 고려 사항 등을 비롯해 복잡한 BCI 기술 구현 과
한국과학기술원(KAIST)은 온실가스인 이산화탄소를 유용 화합물로 분해할 수 있는 고성능 세라믹 전해전지를 개발했다고 1일 밝혔다. 세라믹 전해전지(SOEC)는 이산화탄소를 일산화탄소 등 유용한 화학물질로 전환할 수 있는 에너지 변환 기술로, 효율성이 높아 주목받고 있지만 800도 이상의 작동 온도가 필요해 유지비용이 많이 들고 안정성이 낮다는 한계가 있다. 기계공학과 이강택 교수 연구팀은 전기가 잘 통하는 초이온전도체를 기존 전극에 섞어 만든 ‘복합 나노섬유 전극’을 개발해 세라믹 전해전지가 더 낮은 온도에서도 효율적으로 작동할 수 있도록 했다. 나노섬유 굵기를 기존의 절반 수준으로 줄여 전극을 머리카락 굵기의 1000분의 1 수준인 100㎚(나노미터·10억분의 1ｍ)로 제작, 전기분해 반응이 일어나는 면적을 극대화했다. 이런 방법으로 세라믹 전해전지의 작동 온도를 낮춰 이산화탄소 분해 성능을 50%가량 높였다. 복합 나노섬유가 적용된 세라믹 전해전지는 기존 보고된 소자 중 가장 높은 수준의 이산화탄소 분해 성능인 1.25A/㎠(제곱센티미터당 암페어, 700도 기준)를 기록했다. 또 300시간의 장기 구동에도 안정적인 전압을 유지했다. 이강택 교수는 “이산
인하대학교는 강태준 기계공학과 교수 연구팀이 체온으로 전기 에너지를 생산하는 인공피부 원천소재를 개발했다고 31일 밝혔다. 강태준 기계공학과 교수는 인천대, 한국과학기술연구원과 함께 공동 연구를 펼치면서 준고체 열전 전해질을 활용한 자가발전 인공피부를 개발했다. 최근 열에너지를 전기로 바꾸는 기술 중 하나로, 산화·환원 반응의 온도 민감성을 이용한 액상 열전지 기술이 주목받고 있다. 하지만 액상 전해질은 흘러내리거나 증발하기 쉬워 장시간 사용이 어렵고 내구성도 떨어진다는 문제가 있다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 젤 상태로 단단하면서도 유연한 ‘하이드로젤 전해질’을 개발하고, 체온을 이용한 전력 생산과 웨어러블 기기의 작동을 가능하게 하는 인공피부를 제작했다. 이번 개발된 하이드로젤은 물을 잘 끌어다니는 성질을 가진 고분자와 구조를 튼튼하게 유지해주는 고분자로 구성됐다. 두 고분자의 혼합 비율에 따라 넓은 범위의 탄성계수 조절이 가능하다. 연구팀은 두 고분자의 혼합 비율을 최적화해 사람의 피부와 같은 탄성을 가지면서도 높은 강도를 가진 하이드로젤울 만들었다. 이는 몸에 직접 닿아도 안전한 생체 적합 소재로, 인공피부나 웨어러블 기기에 활용하기에 적합한 특성을
한국과학기술원(KAIST)은 초저잡음 중적외선 광원을 초소형 칩 상에서 구현했다고 31일 밝혔다. 이한석 KAIST 물리학과 교수 연구팀은 최덕용 호주국립대 교수, 피터 라키치 예일대 교수, 고광훈 한국원자력연구원 박사, 롱핑 왕 닝보대학교 교수 연구팀과 국제공동연구를 통해 중적외선 파장 대역에서 주파수 흔들림이 매우 작은 브릴루앙 레이저를 초소형 반도체 칩 위에 최초로 구현하는 데 성공했다. 칩 상에서 저잡음 브릴루앙 레이저를 구현하는 기술은 이미 잘 알려져 있었으나, 중적외선 파장 대역에서는 레이저 구현에 필수적인 낮은 광 손실의 고성능 광소자가 없다는 점이 문제였다. 일반 산화규소 유리와 같이 가시광선과 근적외선에서 투명해 광소자 제작에 사용되었던 많은 물질이 중적외선 파장에서는 빛을 강하게 흡수해 이용 불가하고, 중적외선의 특징인 빛과 분자 사이 강한 상호작용으로 인해 여러 광 손실이 추가 발생해 고성능 광소자를 제작하기 어려웠다. 연구팀은 중적외선에서 높은 투과도를 보이지만 가공이 까다로운 칼코겐화합물 유리를 독창적인 기법으로 성형해 초고품질 광공진기를 제작했다. 또 중적외선 광소자에 고유한 표면 흡착 분자에 의한 광손실을 정량분석하고 억제하는 기술
한국과학기술원(KAIST)은 강진영·이원희 교수 공동 연구팀이 극히 짧은 시간 동안 일어나는 생명체의 단백질 반응을 분석할 수 있는 시간 분해 초저온 전자현미경 기법을 개발했다고 24일 밝혔다. 생명현상과 신약 개발 연구 분야에서 ㎲(마이크로초·100만 분의 1초)∼ms(밀리초·1000분의 1초) 단위에서 일어나는 단백질 반응 분석을 위해 시간 분해 초저온 전자현미경(TRCEM·Time-resolved cryo-electron microscopy) 기술이 주목받고 있다. TRCEM은 단백질 반응체의 중간 상태를 초저온으로 급속 냉동해 구조를 분석하는 기술이다. 다만 시료가 많이 들고 최소 시간 반응이 10ms 이상 걸려 극히 짧은 시간 동안만 존재하는 중간체를 포착하기 어려웠다. 연구팀은 수 ㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 두께의 얇은 박막 형태의 소재인 패럴린을 이용해 미세유체 혼합-분사 장치 방식의 TRCEM 기법을 개발했다. 미세유체 채널 안에서 시료를 혼합한 뒤 분사·냉각해 관찰하는 방식으로, 패럴린을 이용해 기존보다 더 얇고 단순한 구조를 구현함으로써 시료 소모량을 기존의 3분의 1 수준으로 줄였다. 특히 미세유체 소자 내에서 반응 시작 전 시료
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