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2018-10 30 중요기사

[학술][이달의 연구자] 강영종 교수(화학과)

새로운 미래 에너지원으로 지목된 '페로브스카이트(Perovskite)'. 태양의 빛에너지를 전기에너지로 쉽게 변환해 태양전지부터 연료전지까지 활용이 가능한 특별한 구조의 금속 산화물이다. 최근 이 페로브스카이트를 활용한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이렇게 변환된 전기에너지를 빛으로 바꾸는 우수한 발광소자 특성도 화제다. 이에 강영종 교수(화학과)는 ‘크기 배제효과 가공기술(Size-Exclusion Lithography)’을 이용한 페로브스카이트 복합소재 필름 제작기술을 새롭게 발표했다. 페로브스카이트가 가진 발광소자로서의 기존 한계점을 극복하고 디스플레이 산업에서의 상용화를 앞당겼다는 평이다. ▲ 강영종 교수(화학과)가 지난 27일 연구실에서 인터뷰를 진행했다. 이번 연구를 통해 안정성 높은 새로운 페로브스카이트(Perovskite) LED/필터 공정기술이 탄생했다. 최근 페로브스카이트가 차세대 LED 산업군에서 주목받고 있다. 다른 무기 나노입자 보다 선명한 색을 구현할 수 있기 때문이다. LED는 적색, 청색, 녹색의 다이오드를 혼합해 다양한 색상의 빛을 표현한다. 화면에 이미지를 표현하려면 서로 다른 다이오드를 정확하게 위치시키는 것이 중요한데, 이를 패터닝(patterning)이라 부른다. 기존 LED 공정에서는 얇은 기판 위에 회로를 그려 자외선을 이용해 패턴을 깎아내는 리소그래피(Lithography) 기법을 이용했다. 하지만 페로브스카이트는 수분에 매우 취약해 대기 중 산소와 습기에 불안정했다. 페로브스카이트에 적합한 새로운 공정기술이 필요했다. 강 교수는 '크기 배제효과 가공기술(Size-Exclusion Lithography)’을 이용한 페로브스카이트 복합소재 필름을 만들어냈다. 고분자 내에 페로브스카이트 나노입자를 넣어 자외선을 쬐면 나노입자의 크기 변화로 패터닝이 일어나는 기술이다. 즉, 얇은 기판 위에 코팅돼 있던 고분자는 자외선에 노출되면 체인 형태로 꼬이면서 크기가 작아지고 나노입자는 커지면서 한쪽으로 이동하게 된다. 그 과정에서 페로브스카이트 나노입자가 고유의 색을 발산하며 자체적인 패터닝이 일어나는 것이다. ▲ 강영종 교수가 개발한 '크기 배제효과 가공기술(Size- Exclusion Lithography)'을 이용한 페로브스카이트 복합소재 필름의 원리. 나노입자의 크기 변화로 페로브스카이트의 패터닝이 일어나는 기술이다.(강영종 교수 제공) 페로브스카이트는 기존 식각과정 대신 나노입자들의 자체적인 이동을 통해 수분에 강해졌다. 대기 중에 한두 시간 노출되면 사라지던 빛이, 끓는 물에 하루 정도 넣어도 그대로 유지됐다. 또한 자외선 조성을 약간만 조절하면 색상변화가 쉽게 가능해 기판에 마이크로 크기의 다양한 문양을 나타낼 수 있다. 강 교수가 연구를 시작한 지 2년 만에 높은 안정성을 갖춘 새로운 페로브스카이트 LED/필터 공정기술이 탄생했다. “이번 연구로 페로브스카이트 LED/필터 상용화에 한 발짝 다가간 거라 생각해요.” 강 교수는 앞으로 페로브스카이트와 디스플레이를 연결하는 실질적인 연구에 앞장설 계획이다. “연구는 실패가 뻔히 보이는 길일지라도 도전하고 그것을 즐기는 과정이라 생각해요. 한양대학교 학생들도 졸업 전에 연구를 통해 그런 경험을 얻어갔으면 합니다.” 강 교수는 고분자에 대한 주된 연구뿐만 아니라 다양한 분야에 열정을 가지며 스스로 국한되는 것을 경계한다. “학생들과 소통하면서 다각도에서 연구를 바라보는데 즐거움을 느낍니다. 덕분에 새로운 분야에 계속 도전하고 있죠. 앞으로 사회에 기여할 수 있는 실용적인 연구에 더 관심을 가지려 해요.” 강 교수가 보여주는 열정은 앞으로 그의 연구가 기다려지는 이유다. ▲ 강영종 교수는 여러 취미 생활을 통해 연구를 계속할 활력을 얻고 있다. 힘든 연구의 연속이지만 결과를 얻었을 때 희열을 느낀다는 강 교수의 다음 연구를 기대해본다. 글/ 황유진 기자 lizbeth123@hanyang.ac.kr 사진/ 박근형 기자 awesome2319@hanyang.ac.kr

2018-10 26

[학술]주재범 교수팀, 고위험병원체 현장분석용 고감도 검출기술 개발

▲주재범 교수팀 주재범 바이오나노학과 교수 연구팀이 질병관리본부(본부장 정은경)와의 공동연구 결과로 3종의 고위험병원체(탄저균, 페스트균, 야토균)를 신속·고감도로 정량 검출할 수 있는 표면증강라만산란 분광법 기반의 측방유동면역분석 (lateral flow immunoassay) 기술을 개발하는데 성공했다. 이번 연구 결과는 Elsevier에서 발간하는 저명국제학술지인 Sensors & Actuators B 10월 1일자에 게재됐다. 페스트균, 야토균, 탄저균 등과 같은 고위험병원체는 조기 탐지를 통한 신속한 대응이 중요하며, 초기에 적절한 치료가 이루어지지 않으면 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 이번 논문에서는 표면증강라만산란 분광법과 측방유동면역분석 기술을 융합해 3종의 병원체를 신속·고감도로 측정할 수 있는 고위험병원체 현장 검출용 표면증강라만 기반 측방유동면역 스트립개발에 관한 내용이 발표됐다. 본 병원체 검출 기술은 현재 상용화되어 사용되고 있는 육안 판별 방식의 측방유동면역 스트립 키트에 비해 100배 이상 민감도가 향상된 기술로, 고위험병원체를 초기단계에 고감도로 검출 할 수 있을 것으로 기대된다. 또, 고위험병원체를 현장에서 신속·고감도로 정량 검출할 수 있는 새로운 방법론을 제시했다고 평가된다.

2018-10 22 중요기사

[학술][연구성과] 장재영 교수(에너지공학과)

플래시 메모리(Flash Memory)란 기기의 전원이 끊겨도 저장된 정보를 보존하는 롬(ROM)과 손쉽게 정보를 쓰고 지울 수 있는 램(RAM)의 장점을 동시에 지니는 비휘발성 기억장치를 말한다. 현대사회에서 플래시 메모리로 대표되는 정보저장소자는 스마트폰, USB 드라이브 등 대부분의 모바일 IT 기기다. 하지만 높은 전압을 통해 실행되는 플래시 메모리는 전력 소모가 커, 향후 차세대 웨어러블(wearable) 전자제품 등으로의 적용에 큰 어려움을 가지고 있었다. 장재영 교수(에너지공학과)는 이에 대한 해결책으로 표면을 가공한 퀀텀닷(Quantum Dot) 나노 재료를 개발해 빛으로 구동하는 메모리를 구현하고자 했다. 빛으로 메모리 내 정보 제거 속도를 획기적으로 향상시킨 것이다. 혁신적인 플래시 메모리 기술 메모리 장치에선 새로운 정보입력과 함께 기존 정보가 삭제되면서 기기가 작동한다. 지난 인터넷 방문 기록이 시간이 지나면서 자연스럽게 삭제되는 이유다. 이번 연구는 빛을 이용해 이미지 정보를 저장하는 플래시 메모리에 이어 저장된 정보를 효과적으로 제거할 수 있는 메모리 소자를 구현하는 데 의의를 뒀다. 기존에도 빛을 이용해 정보를 제거하는 플래시 메모리 연구가 있었지만 강한 빛과 30초 이상의 노출 시간이 필요하다는 한계가 있었다. 장 교수가 개발한 새로운 메모리 소자는 1 mW/cm2 세기 미만의 빛으로도 저장된 정보를 빠르게 제거할 수 있다. 이는 기존에 요구되던 빛의 세기를 수십 배 감소시키면서 1초 정도의 짧은 시간 안에 정보를 제거할 수 있는 새로운 플래시 메모리 기술이다. ▲ 장재영 교수는 불소화 화합물로 표면을 효과적으로 가공한 퀀텀닷(Quantum Dot, 사진에서 황색 구형체)으로 구성된 부동게이트 삽입층을 완성했다. 이를 통해 광 유발 회복능력이 극대화된 플래시 메모리가 탄생했다. (장재영 교수 제공) “제 연구의 핵심은 퀀텀닷을 사용했다는 것이죠.” 장 교수는 퀀텀닷으로 구성된 부동 게이트 삽입 층(Floating Gate Layer)을 이번 연구에 도입했다. 퀀텀닷은 크기가 수 나노미터(nm)에 불과한 초미세 반도체 입자로 양자점이라고도 불린다. 특히 침전되는 성질을 가지고 있어 표면을 고르게 코팅하는 것이 중요한데, 장 교수팀은 3년간의 연구 끝에 불소화 화합물로 표면을 개질해 광 유발 회복능력을 극대화한 유/무기 트랜지스터 기반 메모리 소자를 완성했다. 또한 이번 연구는 차세대 반도체 디스플레이 재료로 주목받고 있는 퀀텀닷이 플래시 메모리의 핵심소재로 응용 가능함을 증명해 보였기에 큰 의미가 있다. 효과적인 표면가공을 통해 메모리 성능을 획기적으로 향상했기 때문이다. 장 교수는 "이번에 개발한 퀀텀닷을 활용한 플래시 메모리는 전력소모를 줄여 구동시간을 향상시켰다는 점에서 향후 차세대 웨어러블(wearable) 전자제품에 널리 활용될 것"이라며 연구 의의를 밝혔다. ▲ 장재영 교수(에너지공학과)는 메모리 전력 소모를 줄인다면 웨어러블 디바이스에서 구동 시간을 향상시킬 수 있다 전했다. 늘 새로운 분야에 도전하는 연구정신 이번 연구결과는(논문명: Surface Modification of CdSe Quantum-Dot Floating Gates for Advancing Light-Erasable Organic Field-Effect Transistor Memories) 나노과학 분야 세계적인 권위지 'ACS Nano'에 게재됐다. 그간의 연구업적 및 고분자과학 분야에 기여한 공로를 인정받아 지난 10∼12일 경주 화백컨벤션센터에서 열린 한국고분자학회 추계학술대회에서 '신진학술상'을 수상하는 영예를 안기도 했다. 한양대학교에 부임한 이례 매년 'Best Teacher'에 선정되고 있는 장 교수는 이제 교육 및 후학 양성에도 힘쓰고 있다. "최근 제 연구실에선 현재 신재생에너지 하베스팅 소자도 활발히 연구 중입니다. 폐열을 활용한 열전변환기술(열전소자)과 빛을 활용한 광전변환기술(태양전지)을 중점적으로 연구하고 있죠. 이번에 연구한 퀀텀닷 가공기술을 신재생에너지 분야에 적용해 더욱 가치 있는 연구성과를 얻고자 합니다." 장 교수의 연구에 대한 열정은 멈추지 않는다. 사회를 이롭게 하는 기술을 위해 한양의 실용학풍을 추구한다며 "앞으로 많은 학생이 우수한 본교 대학원에 적극적으로 지원해 한양의 실용학풍을 이어갈 수 있길 바란다"고 말했다. ▲ 장재영 교수(에너지공학과)는 지난 10~12일 경주 화백컨벤션센터에서 열린 한국고분자학회 추계학술대회에서 ‘신진학술상’을 수상했다. 글/ 황유진 기자 lizbeth123@hanyang.ac.kr 사진/ 강초현 기자 guschrkd@hanyang.ac.kr

2018-10 17

[학술]장동표 교수팀, 실시간 뇌 속 도파민 농도 측정기술 개발

▲장동표 교수 장동표 의생명공학전문대학원 교수팀이 최근 전기화학기법을 이용해 실시간 뇌 신경전달물질 농도 측정 기술을 개발했다. 이로써 파킨슨병이나 조현병 환자의 도파민 농도를 실시간으로 측정할 수 있게 됐다. 도파민은 뇌신경 세포의 흥분을 전달하는 역할을 한다. 뇌 질환의 근본 원인을 규명하고 이해하는 데 있어 도파민은 중요한 지표이다. 파킨슨병 환자의 뇌 속 도파민 양은 감소돼 있고, 정신분열증으로 알려진 조현병 환자는 도파민이 과다하다고 알려져 있다. 과거에는 미세투석법, 전류법, 고속스캔순환전압전류법 등을 이용해 뇌 신경전달물질을 측정해왔다. 그러나 이 방법은 시시각각 변하는 도파민의 농도를 실시간 측정하는 데 한계가 있었다. 장 교수팀은 도파민 농도의 실시간 측정을 위해 다중사각전압 형태의 새로운 전기화학법을 개발하고, 신경전달물질의 전기화학적 특성을 실시간 영상으로 구현될 수 있게 제작했다. ▲(그림1) 다중 사각파형 전압을 이용해 얻어진 반응 전류 패턴의 이미징 특정한 파형을 갖는 전압을 가해주면 물질이 산화환원반응을 일으켜 전류가 발생하는데, 이를 측정하고 분석하는 원리이다. 도파민의 반응 특성을 이차원 영상으로 구현함으로써, 도파민과 화학 구조가 비슷한 다른 신경전달물질과의 구분을 명확하게 할 수 있다. 특히 산화환원반응을 극대화해 생체 뇌에서 농도 0.17nM(나노몰)의 미소량의 도파민을 10초 간격으로 측정할 수 있게 됐다. ▲(그림2) 실험동물에서의 생체 내 도파민 농도의 측정 장동표 교수는 “이 연구는 뇌의 신경전달물질 기저농도의 실시간 측정을 위해 개발한 것이다”라며 “뇌과학 연구 뿐만 아니라 뇌질환 환자의 치료 시스템에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행됐다. 전기화학 분야 저명한 국제학술지 바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors & Bioelectronics) 8월 20일자 논문으로 게재됐다.

2018-10 08 헤드라인

[학술][이달의 연구자] 박원일 교수(신소재공학부) (1)

리튬이온 배터리는 우리 주변 곳곳에서 쓰인다. 핸드폰, 노트북, 전기 자동차, 에어팟(AirPods) 등 무선(wireless)제품에는 리튬이온 배터리가 빠질 수 없다. 박원일 교수(신소재공학부)는 바로 이 리튬이온 배터리에 집중했다. 보통 핸드폰을 100% 충전시키기 위해서는 1시간에서 2시간이 소요된다. 박 교수는 이를 단 3분으로 줄였다. 원리가 무엇일까? ▲ 박원일 교수(신소재공학부)가 이번 연구의 핵심인 리튬이온 배터리의 충전 원리에 대해 설명하고 있다. 리튬이온 배터리에는 내부에는 양극, 음극, 액체 전해질이 있다. 배터리가 충전 되려면 리튬이온이 액체 전해질을 타고 음극에서 양극으로 이동해야 한다. 현재 리튬이온 배터리의 음극을 이루는 활물질(전지가 방전할 때 화학적으로 반응하여 전기에너지를 생산하는 물질)은 흑연이다. 차세대 대체물질로는 실리콘이 대두된다. 에너지 밀도가 흑연보다 10배 이상 크기 때문이다. 하지만 박 교수는 실리콘 대신 규화니켈을 사용했다. “문제는 대체물질이 아니라 ‘부반응(solid electrolyte interphase)층’ 입니다. 음극과 전해질 사이의 계면(기체, 액체, 고체 중 2개의 상이 접할 때 상과 상 사이에 형성되는 경계면)에서 고체로 이루어진 부반응 층을 해결하는 게 관건이죠.” 리튬이온이 부반응 층에 가로막혀 제 기능을 못하기 때문이다. 박 교수는 활물질 안에 전압이 생기도록 하는 방법을 고안했다. 활물질인 규화니켈 밖에는 부반응층이 생겨도 안에는 부반응 층이 생기지 않는다. 이 원리를 이용하면 전류가 통할 수 있다. 박 교수의 이번 논문 ‘Controlling electric potential to inhibit solid-electrolyte interphase formation on nanowire anodes for ultrafast lithium-ion batteries’의 제 1저자이기도 한 장원준(신소재공학 석사과정) 씨는 이 개념을 적용하면 배터리 성능이 좋아지고 충전속도가 빨라진다고 밝혔다. “보통 리튬이온 배터리는 500회 이상 충전하면 성능이 안 좋아져요. 하지만 저희는 3분만에 핸드폰 배터리가 완충되는 조건으로 2000번을 실험했습니다. 성능은 거의 떨어지지 않았어요.” ▲ 연구를 진행한 논문의 저자들이 실험실 기구를 보여주고 있다. (왼쪽에서부터) 장원준(신소재공학 석사과정), 박원일 교수(신소재공학부). 박 교수가 이번 논문과 연구를 통해 강조하고 싶은 건 단연 ‘부반응층 억제’다. 1년 반이라는 연구 기간 동안 부반응 층이 활물질 표면에만 생긴다는 개념을 증명하기 위해 약 1년을 투자했다. 박 교수의 연구는 끝나지 않았다. “부반응 층을 억제하는 개념을 확장해서 전기 화학 셀(electrochemical cell)에 적용하고 싶어요.” 하나의 연구에서 또 다른 연구로 나아가는 박 교수의 행보가 기대된다. 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 박근형 기자 awesome2319@hanyang.ac.kr

2018-10 08 중요기사

[학술][우수 R&D] 윤동원 교수(융합전자공학부)

현대사회에서 한 나라의 국력은 정보력으로 대표되고 있다. 과거에 나라를 지키는 주된 수단이 무기였다면, 현재는 ‘정보전(Information Warfare)’으로 정보 탐지와 분석은 국가의 존립과 안보를 위해 반드시 필요하다. 이것의 근간이 되는 신호정보 기술을 윤동원 교수(융합전자공학부, 신호정보특화연구 센터장)가 국방 특화연구센터에서 연구개발 하고 있다. “국가 정보는 전술정보와 전략정보가 있습니다. 전술정보가 단기 비전의 정보인데 비해, 전략정보는 장기간에 걸쳐 연구해야 하는 장기 비전의 정보 입니다. 국가 전략정보에는 ▲영상정보 (imagery intelligence: IMINT) ▲인간정보 (human intelligence: HUMINT) ▲공개출처정보 open-source intelligence: OSINT) ▲신호정보 (signal intelligence: SIGINT)가 있습니다. 이 중 현대 국가정보에 핵심이 되는 것이 바로 '신호정보'며 이는 기술개발과 직결되는 분야 입니다.” 영화 ‘이미테이션 게임’은 국가 존립을 지키는데 신호정보 기술이 얼마나 중요한지 보여주고 있다. ▲ 윤동원 교수(융합전자공학부, 신호정보특화연구 센터장)는 신호정보 분석이 주변국과 한국의 관계에 큰 영향을 미친다고 설명했다. 신호정보(SIGINT: Signal Intelligence)는 또 다시 통신정보(COMINT), 전자정보(ELINIT), 계기 정보(FISINT)로 나뉜다. 윤 교수는 주로 통신정보를 연구한다. 통신정보는 통신신호를 수집해 분석하고 처리하여 국가 정보화 하는 기술이다. “지상, 공중, 우주 등의 환경에서 수집된 통신정보를 분석하여 이를 정보화해 처리하죠. 이를 정보화해 처리합니다." 국내에서 신호정보를 다루는 연구센터는 한양대학교가 유일하다. 한양대학교 주관, 서울대, KAIST, GIST, 연세대, 고려대 등 총 17개 대학과 34 명의 참여교수가 함께 연구한다. 한양대학교 융합전자공학과, 컴퓨터공학과 소속 교수가 주축으로 진행되고 있다. 신호정보 특화연구센터는 신호수집기술 연구실, 신호처리기술 연구실, 음성정보 연구실, 부호화 복원기술 연구실 등 총 4개의 연구실, 17개의 세부 연구과제로 구성되어 있다. 연구의 주 목적은 독자적 국가전략 정보획득 및 분석 체계 구축을 위한 기술 확보와 발전이다. 더 능률적인 신호 정보 탐지와 수집, 정보 처리 및 분석으로 신호를 국가정보화 한다. 이를 통해 국가 방위 정보력을 증대하는 것이 윤 교수가 진행하는 연구의 최종 방향이다. ▲ 신호정보 특화연구센터 구성. 총 4개의 연구실, 17개의 세부 연구과제로 이뤄져 있다. 지난 2015년부터 2017년까지 1단계 연구를 성공적으로 수행한 뒤, 국방기술품질원의 평가를 받고 2018년 2단계 연구에 착수했다. 오는 2020년까지 방위사업청에서 총 6년간 125억원의 연구비를 지원받는다. 특히 한양대학교 신호정보 특화연구센터는 수요부대가 존재한다. “특화연구센터는 방위사업청에서 매년 센터를 공모하여 엄격한 평가를 통해 지정하는데, 신호정보 특화연구센터는 수요부대가 존재하는 최초의 특화연구센터로 커다란 자부심과 함께 사명감을 느끼고 있습니다.” 윤 교수는 “우리는 세계 최고수준의 신호정보 기술을 보유한 주변국들로 둘러싸여 있다”며 “지속적인 평화 유지를 위해 잠재적 위협을 탐지하며 주변국들과 어깨를 나란히 할 수 있는 전략적 차원의 신호정보 기술 연구는 반드시 필요하다”고 설명했다. “국가 존립을 위한 우리나라 신호정보 원천기술 개발, 한양대학교 신호정보 특화연구센터가 책임지겠습니다.” ▲ 학생과 함께 수집된 정보를 분석하는 윤동원 교수의 모습. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 이진명 기자 rha925@hanyang.ac.kr

2018-09 28

[학술]공구‧이정연 교수, 항암제에 내성 가진 유방암 신규 치료법 발견

▲공구 교수 공구 병리학교실 교수 및 이정연 의학과 교수 연구팀이 최근 기존 항암제에 내성을 갖는 HER2 양성 유방암의 새로운 치료법을 발견했다. HER2 양성 유방암은 전체 유방암의 약 20~25%를 차지하고 재발과 전이의 위험이 높으며, 이를 치료하기 위해 ‘HER2 표적치료제’가 주로 사용됐다. 하지만 HER2 양성 유방암의 약 50%가 해당 표적치료제에 대한 내성이 생겨 이에 대한 해결책이 필요했는데, 공구‧이정연 교수 연구팀이 이번 연구를 통해 이를 해결했다. 공구‧이정연 교수팀은 국내외 HER2 양성 유방암 환자의 유전적 변이를 조사한 결과, 30~50%의 환자에서 MEL-18 유전자 증폭(amplification) 현상을 발견하고 추가 연구를 진행했다. 연구팀은 추가 조사에서 HER2 양성 유방암 환자의 MEL-18 유전자 발현을 억제할 경우, ADAM10/17 유전자 발현을 증가시켜 항(抗) HER2 치료제에 대한 내성이 생기는 것을 확인했다. 또 ADAM10/17 유전자 활성억제제와 항 HER2 치료제를 복합투여 시 종양의 크기가 최대 83%까지 감소함을 증명, 이를 기반으로 새로운 치료방법을 개발했다. ▲이정연 교수 공구 교수는 “이번 연구결과를 바탕으로 앞으로 HER2 양성유방암에서 MEL-18의 유전자 증폭 진단이 항 HER2 치료 반응성을 예측하는 동반진단마커로서 유용하게 사용될 수 있을 것이다”며 “또한 ADAM10/17 억제제가 MEL-18 음성/HER2 양성 유방암에서 항 HER2 치료제 내성을 극복하기 위한 신규 치료제로서 활용이 가능해졌다“고 말했다. 공구‧이정연 교수팀은 현재 MEL-18 유전자의 HER2 양성유방암 동반진단 및 치료기술에 관한 특허출원을 한 상태이다. 이번 연구는 암 연구 분야의 세계적 저명 학술지 미국 국립 암연구소 학술지「Journal of the National Cancer Institute」 9월 28일자 온라인 판에 게재됐다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 이공분야 기초연구사업이 이번 연구를 지원했다.

2018-09 24 중요기사

[학술][연구성과] 차재혁 교수(컴퓨터소프트웨어학부)

빅데이터는 최근 복잡한 사회 문제를 통제하기 위한 일종의 대안으로 거론되고 있다. 세종특별자치시는 교통, 안전, 재난 등 다양한 사회 문제를 예측하고 해결하기 위한 빅데이터 구축에 힘쓰고 있다. 한양대 차재혁 교수(컴퓨터소프트웨어학부)는 정부 지원금 약 96억 원으로 종합 학문적인 탐구를 통한 빅데이터 기반 사회 환경 실시간 모니터링 및 사회 시뮬레이션 시스템 개발에 착수했다. 데이터과학자와 사회과학자가 만나다 현대사회는 IT(정보기술)를 바탕으로 사람, 데이터, 사물 등이 서로 연결돼 하나의 네트워크를 형성하고 있다. 차재혁 교수(컴퓨터소프트웨어학부)는 이러한 ‘초연결사회’에서 발생하는 문제들을 이해하기 위해 데이터과학과 사회과학의 결합을 시도했다. 빅데이터 처리 기술을 활용하면 인터넷 뉴스와 사물인터넷(loT) 등을 통해 사회의 복잡다단한 문제에 대한 많은 정보를 수집할 수 있기 때문이다. ▲ 빅데이터와 여러 학문을 결합해 사회문제를 해결하고자 하는 데이터과학자 차재혁 교수(컴퓨터소프트웨어학부)의 모습. 연구에는 책임자인 차 교수를 포함해 데이터과학자 김광욱, 김상욱, 박희진, 유민수, 최용석(이상 컴퓨터소프트웨어학부), 권준호(부산대) 교수와 사회과학자 김한성(사회학과), 손동영(미디어커뮤니케이션학과), 오성수(행정학과), 현성협(관광학부), 김유심(미국 애리조나 주립대), 구민영(뉴욕 시립대) 교수가 참여했다. 학문간 결합을 통한 사회 현상 관찰 이들은 세 주제를 선정했다. 먼저 교통 취약 계층의 이동성 개선에 대한 연구를 진행했다. SNS와 설문조사를 통해 교통약자인 장애인들의 이동 경향을 파악할 수 있었다. 이동거리가 아니라 얼마나 많은 곳을 다녔는지가 이들 삶의 만족도에 영향을 미친다는 것을 밝혔다. 보다 많은 정보 수집을 통해 검증 과정을 거친 후 새로운 순환버스노선 개발 등 정책을 평가할 계획이다. 다음은 정부의 감염병 대응 체계와 실제 사회에서 수행한 대처 방법 비교. 다양한 미디어를 통해 다섯 개 매체의 신문기사와 감염병 대응 공문 등을 수집하고 분석한 결과 중동호흡기증후군(MERS·메르스)에 대한 사회의 실제 조치는 보건복지부의 공식적 대응 체제와 상이했다. 다른 매체들을 통해서도 관련 데이터를 모아 추후 감염병 대응 정책의 평가도구로 활용할 예정이다. ▲ 차재혁 교수는 세 가지 사회 위험에 대한 초학제적 융복합 연구로 해당 사회 현상을 이해하고 예측해 기존 정책의 분석과 새로운 정책을 제안하고자 한다. (차재혁 교수 제공) 마지막으로 시공간에 따라 사회적 불안이 어떻게 변하는지 알기 위해 소셜미디어 감정 데이터를 모았다. 트위터 등 SNS를 통해 개인의 감정 표현을 추적했다. 그 결과 사회 기저에 존재하는 여러 정서의 미묘한 변화를 확인할 수 있었다. 정보의 양을 늘려 자살률 및 실업률 등과 어떤 관련이 있는지 다뤄볼 예정이다. 힘들지만 힘이 되는 융합 연구 연구원들의 전문 분야가 다르다 보니 알고 있는 지식을 이해하도록 설명하는 데 분명 어려움이 존재했다. 차 교수는 “힘든 부분이지만 서로 배려하고 이해하려고 노력하기 때문에 잘 해결해나가고 있다”며 “시너지 효과로 기존의 세분화된 연구보다 만족할만한 결과를 기대하고 있다”고 말했다. 사회 문제 해결과 함께 비전문가도 사용할 수 있는 빅데이터 플랫폼을 만들 계획이다. ▲ 차재혁 교수는 다른 학문과의 융합과 새로운 키워드에 대해 관심을 가지라며 한양인들에게 응원의 메세지를 전했다. 차 교수는 “개개인이 풀 수 없는 과제를 집단 연구를 하게 되면 해결할 수 있다”며 “교내 연구자들의 융합 연구가 활발히 이루어졌으면 좋겠다”고 말했다. “학생들은 주전공을 소화하는 것만으로도 쉽지 않겠지만 다른 학문에 기웃거리며 관심을 갖고 적극적으로 배우면 분명 문제 해결 능력 향상에 도움이 될 것입니다." 글/ 유승현 기자 dbtmdgus9543@hanyang.ac.kr 사진/ 이진명 기자 rha925@hanyang.ac.kr

2018-09 18

[학술]송석호 교수, 全주파수대역에서 작동하는 광다이오드 개발

▲송석호 교수 송석호 한양대 물리학과 교수 연구팀이 모든 광(光)통신 주파수 대역에서 작동이 가능한 광다이오드 소자를 개발했다. 현재 일반 광통신에서 사용하는 소자들의 주파수 대역은 일부 좁은 대역에서만 사용하지만, 새롭게 개발한 소자는 모든 대역에서 사용할 수 있다. 이번 연구로 새롭게 개발한 광다이오드는 향후 차세대 이통통신과 국가기간망 사업, 우주개발 분야에까지 활용할 수 있는 길을 텄다는 평가가 나온다. 송 교수팀의 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 「네이처(Nature)」에 게재돼 3일 출간됐다. 송 교수팀이 개발한 신 개념 광다이오드는 ‘열린-양자역학(open quantum mechanics)’ 이론에 바탕을 두고 있다. 기존 광다이오드에 관한 연구는 주로 에너지가 많이 소모되는 ‘비선형 현상’이나 매우 좁은 주파수 대역에서만 일어나는 ‘공명(resonance) 현상’에 기반을 두고 개발됐다. 반면 송 교수팀은 ‘열린-양자역학계에서의 비대칭적 에너지 흐름’ 이라는 새로운 원리를 광소자 기술에 도입, 기존 기술의 단점인 에너지 손실 및 주파수 대역의 한계를 극복했다. 다시 말해 에너지 소모를 줄이고 처리 속도도 빨라 ‘꿈의 장치’로 불리는 광CPU(중앙처리장치) 제작도 가능하다는 것이다. 송 교수팀의 이번 연구는 나노기술(NT)과 정보통신기술(ICT)을 융합함으로써 고집적화된 광컴퓨터 및 광통신 회로망 구현의 핵심이 되는 ‘나노광소자 설계‧구현 기술’을 실용화할 수 있는 방향을 제시하고 있다는 점에서 기술적 가치가 높다. ▲(광-다이오드 구조도) 실리콘 광조파로를 따라 광 신호가 순방향 및 역방향으로 전달되고 있다. 또한 열린-양자역학 이론 및 수학적 대칭성‧특이성을 도입해 기존 물리적 한계를 극복하려는 시도와 더불어, 열린-양자역학 이론을 실험적으로 검증하고 발전시키기 위한 광(光)과학 영역의 개척에 기여했다는 점에서 학문적 의미도 크다. 송 교수가 교신저자인 이번 연구는 한양대의 윤재웅·최영선 박사가 공동1저자로 참여했고 캐나다 오타와대 연구팀이 함께 했다. 과학기술정보통신부가 시행하는 글로벌프런티어사업(파동에너지극한제어연구단), 기초연구사업(중견연구), 학문후속세대양성사업(대통령포닥펠로우십)이 이번 연구를 지원했다. ▲(사진 왼쪽부터) 송석호 교수, 윤재웅 박사, 최영선 박사, 김건표 박사과정생

2018-09 17 중요기사

[학술][연구성과] 류호경 교수(아트테크놀로지학과)

지난 2006년 1탄으로 시작해 2015년 3탄까지 개봉한 판타지 영화 <박물관이 살아있다>는 실감나는 CG(컴퓨터그래픽)로 대중의 이목을 사로잡았다. 수 세기를 잠들어 있던 역사가 눈 앞에서 움직였다. 뉴욕 자연사박물관(Museum of Natural History)에 전시된 티라노사우루스 박제가 사람을 위협하고, 미니어처 모형들이 살아서 뛰어다닌다. 영화 속 박물관의 시끄럽고 생기 넘치는 모습은 우리가 경험한 박물관들과 사뭇 다르다. 등장인물들은 탐색자가 돼 공간을 누빈다. 만약 이런 박물관이 현실에 존재한다면? 다감각적 전시물을 실제 구현하고자 류호경 교수(아트테크놀로지학과)와 연구팀이 나섰다. 보는 것에서 존재하는 것으로 현재까지 우리나라 미술관, 박물관들은 전시품들을 보여주는 데 그친다. 정적인 분위기의 전시장 안 관람객들은 수동적으로 작품을 관람한다. 정해진 동선과 가이드에 따라 움직인다. “관람객이 전시장 안에 머무는 시간은 보통 15분에서 30분 이내에요. 처음에는 호기심을 갖고 관람을 시작하지만, 30분이 지나는 시점에서부터 지루함을 느낍니다.” 시각적인 체험에 제한된 전시에는 능동적으로 참여할 수 있는 것들이 없기 때문이다. 이미 세계적으로는 박물관과 미술관에서 감각 자극을 이용한 전시가 확대되는 추세다. 영국의 테이트 브리튼 미술관의 테이트 센소리움(Tate Sensorium)전시의 경우, 기존 전시물에 소리, 향기, 맛 등 오감자극을 더해 관람객들에게 새로운 경험을 제공하고 있다. 프랑스 보르도 와인 박물관 역시 모든 오감경험을 제공하여 와인에 대한 관심과 몰입도를 높이고 있다. 인간의 자연스러운 의사소통 방법과 감각을 더할수록 관람객의 만족도가 높아졌다. ▲ 류호경 교수(아트테크놀로지학과)는 듣고, 만지고, 움직임을 느낄 수 있는 콘텐츠를 개발하여 ‘다감각 통합 전시물’을 만드는 것을 목표로 하고 있다. 다감각 전시의 토대 개발 류호경 교수는 이처럼 직접 느낄 수 있는 다감각 전시물 개발을 고려했다. 한국연구재단의 심사를 거쳐 통과 받아 본격적인 연구에 들어갔다. 심사 주제는 ‘박물관 관련 전시 기술 개발’로 한양대학교 아트테크놀로지학과 연구팀을 포함해 총 11팀이 선정됐다. “들을 수 있고, 직접 만질 수 있고, 움직임도 느낄 수 있는 콘텐츠를 설계해 국립 전시에 기여할 예정입니다.” 과학 전시물 연구는 국립과천과학관의 제의를 받아 시작했고, 곧 실제 현업에 적용될 예정이다. 전문 큐레이터 및 학예 연구사들을 미리 선별했다. 연구는 현재 2개월에 접어들었고, 총 3년 6개월이 소요될 예정이다. ‘다감각 전시 기술’은 크게 3가지 기술이 요구된다. ‘보는 기술'과 ‘듣는 기술', '만지는 기술'이다. '보는 기술'은 AI(인공지능, Artificial Intelligence)를 활용해 전시물에 색다른 시각적 효과를 준다. 공룡 모형 앞에 반투명 디스플레이(Semi-transparent display)를 놓고, 3D 영상을 계속 움직인다. '듣는 기술'은 지향성 스피커를 사용해 관람객들이 제한된 장소에서만 소리를 들을 수 있게 한다. 사람들이 서 있는 곳에 준비된 바이브레이션 매트(Vibration mat)를 청각 기술과 동기화(Sound-induced vibration) 해 더욱 생생한 체험형 관람이 된다. 공룡 전시의 경우 이러한 다감각 정보를 통해 공룡이 눈 앞에 존재하는 듯한 환상을 줄 수 있다. ▲ 과학전시물의 다감각 자극 제공과 관람객 호응 간 상관 관계 규명 및 인지-행동-학습에 효과적인 전시 가이드 라인을 개발 한다. (류호경 교수 제공) 더 섬세한 적용을 위해 류 교수는 심리학적 이론까지 도입했다. 관람객의 주관적, 행동적, 신경생리학적 반응 데이터를 수집하고 분석했다. “인지심리학을 바탕으로 관람객의 모든 행동을 분석해 정보로 처리합니다. 사소한 행동도 정교하게 통합해 심리학적으로 모사하죠. 수집된 데이터를 바탕으로 전시장에서 다감각 정보를 어느 정도의 범위로 구현하고 관람객에게 전달할지 정하게 됩니다.” 심리학적 요소, 디자인적 요소, 공학적인 설계 이 3가지가 메인 도입 기술이다. 국립과천과학관은 이 기술을 오는 2019년 9월에 실제 적용하기로 결정했다. 향후에는 이 기술을 국내의 많은 박물관과 미술관 전시에 적용시키는 것이 최종 목표다. 류 교수는 “학생들이 대부분 박물관을 통해 과학과 역사에 흥미를 갖게 되는데, 이 연구를 통해 학생을 포함해 많은 사람이 전시장과 더 가까워졌으면 좋겠다”며 “현재 진행하는 다감각 전시 연구에 뜻이 있다면 자유롭게 지원해 함께 해도 좋겠다”고 덧붙였다. ▲ 퓨전테크놀로지센터(FTC) 3층 로비에서 연구팀이 포즈를 취하고 있다. (왼쪽에서 두 번째) 류호경 교수(아트테크놀로지학과)와 왼쪽부터 정동훈 씨, 진상민 씨, 이승정 씨(이상 아트테크놀로지학과 석사과정) 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 강초현 기자 guschrkd@hanyang.ac.kr