2011 KAIST를 빛낸 연구성과를 소개합니다(2)
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2011 KAIST를 빛낸 연구성과를 소개합니다(2)
  • 정진훈 기자, 장다현 기자, 박소연 기자
  • 승인 2011.12.05 01:32
  • 댓글 0
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[산업디자인학과] 사용자에게 친근하고 쉬운 두더지 로봇 만들어

친근하고 다루기 쉬운 인터페이스의 신개념 로봇, 몰봇

 산업디자인학과 디자인 미디어 연구실의 이우훈 교수팀은 유기적 사용자 인터페이스(직관적으로 조종할 수 있고 사용자에게 친근한 느낌을 주는 인터페이스)를 적용한 로봇인 몰봇(mole-bot)을 개발했다. 몰봇은 컴퓨터 그래픽과 인터랙티브 테크놀로지에 관한 세계적인 학회인 SIGGRAPH Emerging Technologies에 전시되었으며 가상현실과 증강현실분야의 저명한 컨퍼런스인 Laval Virtual ReVolution 2012에도 초대되었다.

수많은 핀으로 이루어진 테이블 아래에서 움직이는 두더지

 몰봇은 많은 핀으로 채워진 테이블과 테이블 아래를 움직이는 두더지, 그리고 테이블 위의 게임 도구로 구성되어 있다. 가로, 세로 75cm의 정사각형 테이블에는 15,000개의 정육각형 핀이 빼곡히 배열되어 있다. 이 핀들은 아래위로 움직일 수 있어 핀 아래 두더지가 위치하면 그만큼 핀이 솟아난다. 두더지는 강력한 네오디뮴 자석을 가지고 있으며, 아래에 있는 또 다른 네오디뮴 자석을 따라 움직인다.

자성을 가지고 테이블 위 물체와 상호작용 가능

 두더지는 네오디뮴 자석의 자성으로 쇠구슬 등을 움직일 수 있으며, 움직이면서 표면을 솟아나게 함으로써 테이블 위의 물체를 쓰러뜨리는 등 테이블 위의 물체와 물리적으로 상호작용한다. 이를 이용하면 몰봇-축구 등 다양한 게임을 만들 수 있다.

 두더지는 조이스틱 뿐만 아니라 손짓으로도 쉽게 조종할 수 있어서 유기적 사용자 인터페이스를 잘 구현했다고 평가받고 있다.

▲ 몰봇은 수 많은 핀 아래로 움직인다. 몰봇이 아래에 있으면 핀이 솟아나게 되며 자성을 가지고 있어서 핀 위의 물체들과 상호작용할 수 있다

 

[전산학과] 이제는 가전제품도 버튼이 아닌 모션으로 조종한다

미묘하고 세세한 인간의 의사를 기계에 전달하는 방법

 전산학과 이기혁 교수팀은 사용자가 터치 인터페이스에 가한 다양한 동작에 반응할 수 있는 연구를 진행하고 있다. 첫째는 스마트TV 스크린을 원거리에서 동작할 수 있는 기술이며, 둘째는 터치 스크린에 가하는 힘이나 행동에 따라 작동하는 기능이 다른 기술이다. 이들은 각각 세계적인 HCI(human computer interaction) 학술회인 CHI 2011과 UIST 2011에서 소개된 바 있다.
HCI는 인간과 컴퓨터 및 각종 기기 간의 상호작용에 대한 연구이다. 최근 스마트폰, 스마트TV 등에 대해 수요가 높아져 HCI에 대해 전세계적으로 관심이 높다.

티비를 내 손 안에, 스크린패드

 첫 번째 기술은 스마트 TV를 스크린패드를 통해 먼 거리에서도 조절하는 것에 관한 것이다. 리모컨 크기의 스크린패드와 스마트TV를 일대일 대응시켜 스크린패드를 터치하거나 드래깅 하면 스마트TV에 동작이 그대로 전달된다. 특히 스크린패드에 손을 직접 대는 것이 아니라, 가까이 두기만 해도 대응되는 손가락의 위치가 스마트TV에 표시되어 사용자가 쉽게 찾을 수 있다.

모션으로 조종하는 리모콘

 이후에 화면에 어떤 힘을 어떻게 가하는지에 따라 다른 기능을 가지는 것에 관한 연구이다. 위치뿐 아니라 누르는 힘의 정도, 방식 등 벡터 포스(vector force)를 감지할 수 있어 사용자가 다양한 조작을 할 수 있다.

HCI 혁명과 가전제품

 이번 연구는 당장 적용되기는 힘들지만 다양한 가전제품에 적용될 수 있어, 가전제품 분야의 새로운 혁신을 부르리라 기대되고 있다.

▲ 스크린패드와 TV스크린을 일대일로 대응해 스크린패드에서 손가락을 움직이는 것만으로도 TV스크린을 조종할 수 있다

 

[바이오및뇌공학과] 개인의 특성을 고려, 정확한 난소암 진단 가능해져

난소암 생존기간 예후 알고리즘 만들어

 바이오및뇌공학과 이도헌 교수팀이 난소암환자의 유전특징과 유전자 발현특성이 난소암 발달에 미치는 영향을 고려해 난소암환자의 생존기간 예후 알고리즘을 개발했다. 이 연구 결과는 유전학 전문 학술지 <지노믹스> 6월호 표지 논문으로 선정되었다.

 암의 크기처럼 병리학적인 특징이나 정확도가 낮은 수치적 알고리즘을 이용한 기존의 난소암환자 생존기간 예후 진단과는 달리, 본 연구에서는 상호연관 네트워크 모델링으로 개인의 유전적 특성과 유전자 발현패턴을 복합적으로 고려한 알고리즘인 CORE-F을 만들었다.

개인의 특성에 맞는 진단 가능해

 연구팀은 유전에 초점을 맞추어 암을 연구하는 학회인 TCGA(The Cancer Genome Atlas)에서 난소암으로 사망한 환자의 항암치료 경과에 따른 샘플 및 생존 기간 등의 자료를 받아 사용했다. 연구팀은 그중 가장 많이 사용되고 효과가 두드러지는 항암 치료 경로 4가지를 선정해 유전적 특성과 유전자 발현패턴을 통계적으로 골라낸 뒤, 생존기간에 미치는 영향을 상호연관 네트워크 모델링으로 분석했다. 4가지 경우의 결과를 종합해 일반적인 난소암 환자의 생존기간을 예후할 수 있도록 만든 알고리즘이 CORE-F이다.

 CORE-F 알고리즘은 기존의 생존기간 예후 알고리즘인 ensemble-tree와 비교했을 때, 난소암 환자의 경우 13% 더 정확했다. 또한, 이도헌 교수는 “이 연구 결과는 개인별 특성에 따른 맞춤형 치료의 기반이 될 것이다"라고 말했다.

 

[전기및전자공학과] 얇고 가벼운 그래핀 이용한 플래시 메모리 개발

그래핀 전극 이용해 뛰어난 성능의 플래시 메모리 개발

 전기및전자공학과 조병진 교수팀은 플래시 메모리에 그래핀 전극을 도입해 그 성능을 크게 개선했다. 플래시 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 컴퓨터 기억장치로, 현재까지는 9시간이 ‘기억’의 한계다. 세계 플래시 메모리 시장에 큰 영향을 미칠 이 연구 결과는 11월 국제 학술지 <나노 레터스>에 발표되었다.

얇고 가벼운 그래핀으로 두껍고 무거운 금속층 대체

 반도체 기업이나 연구소들이 개발하고 있는 차세대 플래시 메모리용 금속 전극은 100~150나노미터로 두껍고 무겁다. 또 서로 다른 금속이 쌓여 있어 열을 받으면 팽창하는 양이 서로 달라 저장한 정보를 보존하기 어렵다. 조 교수팀은 이러한 문제를 두꺼운 질화탄탈륨층 대신 0.3나노미터에 불과한 그래핀을 사용함으로써 해결했다.

 얇은 그래핀은 무게가 가볍고 열팽창 문제가 없으며, 반도체 내부에서 전자를 운반하는 데 드는 에너지를 매우 적게 소비한다. 또한, 플래시 메모리에서 정보를 읽고 쓸 때 이를 뚜렷하게 구분할 수 있게 하는 전압차도 70% 정도로 더 벌려 플래시 메모리의 성능을 크게 증가시켰다. 추가적인 연구를 통해 플래시 메모리의 기억 가능 시간을 매우 길게 만들 수 있을 것이라 기대된다.

 그래핀 전극을 이용한 플래시 메모리 기술은 비교적 쉽게 상용화가 가능하며, 생산 비용도 많이 들지 않을 것으로 예측되어 더욱 주목받고 있다.

 

▲ 두껍고 무거운 질화 탄탈륨층을 얇고 가벼운 그래핀 단 한장으로 대체해 플래시 메모리의 성능을 크게 증가시켰다

 



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