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2019-06 13

[학술]한양대, 고효율 적색 마이크로 발광다이오드(LED) 개발 참여

광반도체 전문 업체 광전자는 풀 컬러(Full Color) RGB용 고효율 적색 마이크로 발광다이오드(LED) 개발에 착수했다. 개발 참여기관은 한양대학교 ERICA 산학협력단, 한국광기술원, 한국나노기술원으로 개발기간은 지난 4월1일부터 오는 2021년 12월 31일까지다. 산업통상자원부가 총 사업비 22억 2000만원을 지원하는 초절전 LED 융합기술개발 프로젝트 일환으로 진행된다. 칩 크기가 50㎛ 초소형인 마이크로 LED는, 액정표시장치(LCD)·유기발광다이오드(OLED) 이후 차세대 디스플레이 핵심소자로 주목받고 있다. 저전력·소형화·경량화 등 특성으로 플렉시블 디스플레이, 인체 삽입형 의료기기, 가상현실(VR) 디스플레이 등에 활용된다. 현재 적색 마이크로 LED 에피와 소자, 전사 등 원천 제조기술은 미국·일본·대만 등 일부 해외 선진 업체만 보유하고 있을 뿐 국내에는 전무한 상태다. 광전자는 칩 크기 50㎛, 두께 10㎛이하, 외부양자효율(EQE) 10 이상 고효율·적색 마이크로 LED를 개발할 예정이다. 기계 강도가 우수한 고품질·고효율 에피 및 소자 핵심 제작 기술도 확보할 방침이다.

2019-06 09 중요기사

[학술][우수 R&D] 장준혁 교수, AI 활용한 음성인식 기술로 산학협력 앞장서

영화 ‘아이언맨’ 속 인공지능(AI) 비서 자비스는 토니 스타크(아이언맨)의 일정 관리부터 저택 관리, 나아가 전투까지 보조한다. 음성인식으로 스마트폰, 자동차, 심지어는 집도 제어할 수 있다. 장준혁 융합전자공학부 교수는 삼성의 빅스비(Bixby), 현대자동차의 음성인식 시스템에 이르기까지 자비스 상용화의 최전선에 서 있다. 장 교수가 이끄는 음성음향 오디오 신호처리연구실(Acoustics speech audio signal processing lab, 이하 ASAP Lab)이 그리는 인공지능과 함께하는 미래를 알아보자. ASAP Lab에서는 음성인식 기술을 비롯한 음성 신호처리, 바이오 신호처리 연구를 진행하고 있다. 음성인식이란 사람이 말하는 음성 언어에서 특징들을 학습해 그 내용을 텍스트로 변환하는 기술이다. 장 교수는 사람의 음성을 컴퓨터, 로봇이 인식하는 분야는 도전적이라고 말했다. “AI가 발전하기 전에는 음성인식 기술이 지금처럼 성능이 뛰어나지 않았다”며 “기존의 음성인식 기술에 AI를 결합하자 스마트폰, 자동차, 로봇에 있어서 폭발적인 파급력을 가지게 됐다”고 설명했다. ▲ 장준혁 융합전자공학부 교수가 이끄는 음성음향 오디오 신호처리연구실(Acoustics speech audio signal processing lab, ASAP Lab)에서는 스마트폰, 자동차, 로봇에 적용할 수 있는 AI기반 음성인식 기술을 개발하고 있다. 장 교수가 이끄는 ASAP Lab의 강점은 상용화다. 스마트폰, 자동차, 로봇 산업체를 종횡무진 활약하고 있다. ASAP Lab은 삼성의 빅스비, 현대자동차의 AI 카닥터 및 음성인식 엔진, LG의 Q보이스, 인천공항 안내 로봇 ‘클로이’의 엔진을 공동 개발했다. 장 교수는 “현대자동차 AI 카닥터를 개발할 때 데이터베이스, 딥러닝(deep learning·심층학습), 응용을 바탕으로 연구했다”고 말했다. AI 카닥터는 소음으로 차량의 고장 여부를 판별하고 고장 부위를 진단하는 기술이다. 먼저 자동차 모든 부품을 하나씩 고장 내 소리 데이터베이스를 만들었다. 딥러닝은 충분한 데이터를 필수로 한다. 장 교수는 수학적인 방법과 신호처리 방법을 활용해 부족한 데이터를 증폭시켰다. 가능한 경우의 수를 확률모델로 구상하고 확률 데이터를 따르는 새로운 데이터를 생성하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 다양한 환경에서의 소리 데이터를 만들었다. ASAP Lab의 연구는 고장부위를 진단하는 정답률이 8.6%에서 87.6%로 올랐다는 평가를 받았다. ▲ 장준혁 교수는 "데이터 베이스 구축, 딥러닝(Deep learning·심층학습) 그리고 응용을 바탕으로한 3단계 연구로 음성인식 원천 기술을 개발했다"고 밝혔다. (장준혁 교수 제공) 장 교수가 음성인식 연구로 이루고 싶은 꿈은 무엇일까. 장 교수는 “목소리만으로 자연스럽게 모든 기기를 제어하는 미래를 꿈꾼다”며 “집에서는 스마트폰 혹은 AI 스피커를 통해 냉장고, 에어컨, TV를 제어하고, 운전할 때 명령으로 와이퍼, 라디오, 내비게이션을 작동하는 연구를 계속할 것”이라고 말했다. “자율주행 자동차가 개발되는 시점에는 운전자가 목소리만으로도 가고자 하는 목적지의 날씨와 교통 정보를 알 수 있도록 하겠습니다” ▲ 장준혁 교수는 “목소리만으로 집안의 냉장고, 에어컨, TV와 자동차의 주요 기능을 제어하는 미래를 꿈꾼다”며 “앞으로도 음성인식이 생활 속에 자연스럽게 녹아들 수 있게 하는 연구를 계속할 것”이라고 밝혔다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac,kr 사진/ 김주은 기자 coramOdeo@hanyang.ac.kr

2019-05 30

[학술]방진호 교수, 에너지 저장 장치용 탄소전극소재 표면 개질의 비밀 풀다

방진호 바이오나노학과 교수팀이 최근 전기차 등의 배터리 보완재로써 시동· 급정거·급가속 등 순간적인 고출력에너지 방출과 저장에 사용되는 ‘슈퍼커패시터(supercapacitor)’의 용량을 크게 향상시키는 원천기술을 확보했다. 방 교수팀이 개발한 새로운 산화탄소전극 물질은 슈퍼커패시터의 충·방전 용량을 높이는 것 외에 안정적이며 공정이 간단하다는 장점이 있어 향후 슈퍼커패시터의 대량 생산과 상용화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 슈퍼커패시터는 직접적인 화학반응을 거치지 않고 전극표면의 물리적 흡착을 통해 전력을 저장하는 에너지 저장장치이다. 기존 리튬이온 이차전지 대비 고출력, 빠른 충·방전, 1만 번 이상의 긴 충·방전 수명 등의 이점이 있어 차세대 전지로 기대 받는다. 하지만 슈퍼커패시터는 이차전지 대비 에너지 밀도가 낮아 이를 극복하려는 연구가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다. 슈퍼커패시터 전극의 재료로 활성화탄소‧탄소나노튜브‧그래핀 등 전기 전도도가 높은 탄소기반 재료들이 각광 받고 있다. 특히 경제적‧공정상의 이점을 이유로 면적을 극대화한 다공성 탄소재료 표면에 여러 산소작용기(oxygen-containing functional groups)를 도입해 용량을 늘리려는 수많은 연구가 진행됐다. 그러나 이러한 시도는 탄소전극표면의 심각한 구조 악화를 일으켜 전기전도도가 크게 감소하고 오히려 용량 저하로 이어지는 문제가 발생해 왔다. 또 기존 산소작용기는 열적 안정성이 매우 낮아 높은 온도에서의 충·방전 시스템에서는 사용이 제한적이라는 단점도 있었다. 방 교수팀은 이런 문제점을 극복하고자 그래핀(graphene)의 육각구조와 흡사한 ‘고리형 에테르(cyclic ether)산소작용기’를 개발했다. 새롭게 개발된 탄소-산소 결합구조는 평면의 고리형 에테르 산소작용기를 탄소전극 표면에 도입한 구조로, 탄소의 평면 그래핀 결정구조를 효과적으로 보존해 전기전도도의 저하를 억제할 수 있었다. 그 결과 고리형 에테르가 도입된 새로운 산화탄소전극은 위의 기존 산화탄소전극 대비 고속 충·방전 시 염기성용액 내에서 13배, 산성용액 내에서 5배 이상 높은 단위면적 용량을 보였다. 이는 슈퍼커패시터의 특성상 저속보다는 고속에서의 충·방전 용량이 매우 중요하다는 점에서 고무적인 발견이라 할 수 있다. ▲(A) 기존 산화탄소와 새롭게 개발된 산화탄소의 구조 모식도 (위에서 바라본 관점 및 옆에서 본 탄소 구조). (B) 산성용액 및 (C) 염기용액 조건에서의 용량 (실제 면적) 측정 결과. 또 기존 산소작용기는 300 ℃ 이하에서 열적으로 불안정한 모습을 보인 반면 고리형 에테르 작용기는 모든 산소 작용기중 가장 안정적으로 600 ℃ 이상에서도 산소-탄소 구조의 변형이 거의 없었다. ▲연구팀이 개발한 산화탄소의 열적 안정성에 관한 모식도 방 교수는 “에너지 저장 장치용 전극 소재의 핵심인 탄소의 활용을 극대화 할 수 있는 새로운 표면 개질 방법에 대한 원천 기술을 확보함에 따라, 슈퍼커패시터의 에너지 저장 용량을 크게 향상시킬 수 있는 새로운 돌파구를 마련했다”라고 이번 연구의 의의를 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부‧교육부‧한국연구재단 기초연구사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행됐으며, 연구결과는(논문명 : Exploring the Capacitive Behavior of Carbon Functionalized with Cyclic Ethers: A Rational Strategy To Exploit Oxygen Functional Groups for Enhanced Capacitive Performance) 나노기술분야 국제학술지 「ACS Applied Materials and Interfaces」의 5월호 게재 및 표지 논문으로 선정됐다. ▲「ACS Applied Materials and Interfaces」 저널 표지 이미지

2019-05 23

[학술]송태섭 교수팀, ‘촉매 표면 부분 비정질화 기술‘ 세계 최초 개발

▲송태섭 교수 송태섭 에너지공학과 교수팀은 ‘촉매 표면 부분 비정질화 기술’을 세계 최초로 개발했다. 해당 연구 결과는 지난 5월 14일 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’에 발표됐다. 전기를 이용해 물에서 수소를 뽑아내는 친환경 ‘수전해 시스템’ 효율을 향상할 신기술이 개발됐다. 수소 생성을 돕는 촉매의 원자를 재배열해 효율을 개선한 것이 핵심이다. 기존에 사용되는 귀금속 기반 촉매보다 수소 생성 효율을 4배 이상 향상하면서 촉매의 가격은 20% 수준으로 절감할 수 있다. 중앙일보 5월 22일 자 기사에 따르면, 송태섭 교수는 “수소경제는 수소의 생산·저장·운송으로 구성된다”며 “그중에서도 수소를 생산하는 것은 수소 경제를 활성화하기 위한 중요기술”이라고 연구 필요성을 설명했다. 특히 문재인 정부가 지난 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하고 2040년까지 1㎏당 수소 가격 3000원, 수소차 620만대 등 구체적 목표까지 제시함에 따라 수전해 시스템을 통해 수소 생산 단가를 절감하는 것이 필수 과제가 됐다고 밝혔다. 현재 수전해, 광전기분해를 통해 생산되는 ‘그린 수소’의 가격은 1㎏당 9000~1만원으로 정유공정이나 가스개질 과정에서 나오는 ‘그레이 수소(1500~2000원/㎏)’보다 비싸 상용화에 불리한 단점이 있다. 송 교수는 “국내 기업의 수전해 수소생산 효율은 약 68%로 세계 최고 효율(약 80%)보다 현저히 낮다”며 “국내에서 생산되는 그린 수소의 가격이 높은 이유는 낮은 생산 효율 때문”이라고 말했다. 송 교수팀은 이 같은 단점을 개선하기 위해 수소를 생성하는 촉매 표면의 원자를 재배열했다. 기존 촉매로 사용된 전이금속의 표면을 불소처리 한 것이 핵심이다. 그 결과 촉매 표면의 화학적 활성도가 높아져 수소생성 반응이 보다 활발해지는 현상이 나타났다. 화학적 활성도뿐만 아니라 물리적 활성도도 높아져 물에서 수소를 분해하는 전하를 더욱 효율적으로 공급할 수 있었다. 송 교수팀은 “이같은 ‘비정질화 촉매’ 소재를 제조할 때 기존 촉매 대비 수소생성 효율은 4배 이상, 촉매 단가는 5분의 1로 절감할 수 있다”고 밝혔다. 비정질화 촉매란 내부 원자 구조가 규칙성 없이 배열된 촉매를 말한다. 연구를 진행한 송태섭 교수는 “이번 개발한 원자 재배열 기술은 고효율 수소생성용 촉매뿐만 아니라 배터리·연료전지·슈퍼캐패시터 등 다양한 고부가가치 차세대 에너지 소자에 적용할 수 있을 것”이라며 “우리나라 미래 신성장 동력 창출에 기여할 수 있는 핵심 원천기술”이라고 말했다.

2019-05 17

[학술]성명모 교수, 새로운 작동 원리 ‘트랜지스터 소자’ 개발

▲성명모 교수 성명모 화학과 교수와 조경재 미국 텍사스주립대학 교수 연구팀이 하이브리드 반도체 초격자 구조의 신소재를 이용해 새로운 작동 원리의 멀티레벨 트랜지스터 소자를 개발했다. 기존 이진법 컴퓨터의 한계를 극복할 수 있는 방법으로 0과 1의 두 가지 입력에서 벗어나 다중 입력을 이용하는 ‘멀티레벨(Multi-level)’ 컴퓨터가 주목받고 있지만 난이도 높은 제조 공정, 한정된 동작 온도 등이 실용화의 걸림돌이었다. 연구팀은 초격자 구조의 반도체 소재로 일반적인 트랜지스터 구조를 유지하는 동시에 멀티레벨 전도도를 구현할 수 있는 멀티레벨 트랜지스터 소자를 개발하는 데 성공했다. 연구팀은 우선 2차원 산화아연(ZnO)층에 유기물층을 위아래로 적층한 초격자 박막을 사용해 트랜지스터를 제작한 뒤, 산화아연층이 적층된 순서대로 활성화될 때마다 전도도가 차례로 증가하는 멀티레벨 트랜지스터를 구현했다. 멀티레벨 소자는 기존 이진법 소자의 일반적인 트랜지스터와 동일 구조를 가지고 있어, 멀티레벨 소자의 어려운 제조 공정이나 대면적 및 연속 공정이 불가능한 한계를 극복할 수 있다. 베리타스알파 5월 15일 자 기사에 따르면, 성명모 교수는 “이 연구를 통해 완전히 새로운 원리로 작동하는 멀티레벨 컴퓨터를 구현할 수 있는 트랜지스터 소자를 제안했다”라며, “멀티레벨 소자가 실용화된다면 초저전력 반도체 및 소재, 장비, 센서, 고성능 로직 반도체 등 반도체를 이용하는 모든 산업에서 획기적인 발전을 가져올 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행됐다. 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 30일자 논문으로 게재됐다.

2019-05 16 중요기사

[학술][우수 R&D] 김선우 교수, 5G 핵심 원천기술과 무인이동체 융합기술 개발 (1)

우리나라는 세계 최초로 5G 기술을 상용화했다. (클릭 시 관련 기사로 이동-[신문 읽어주는 교수님] 세계 최초 국내 5G 상용화에 대해) 전문가들에 따르면 10여 년간 5G의 시대는 계속될 것으로 보인다. 김선우 공과대학 융합전자공학부 교수는 앞서 2017년 6월 5G/무인이동체 융합기술 연구센터를 설립해 핵심 원천기술 개발을 위해 끊임없이 연구에 매진 중이다. 연구는 2017년부터 진행해 올해 3년 차로 접어들었다. 응용수학 기반의 연구를 통해 이를 실제로 구현하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어를 개발한다. 세계적인 경쟁력과 수준 높은 프로그래밍 실력이 필요하며 최대 6년간 진행될 예정이다. 김 교수는 “탄탄한 기본기를 쌓는 것뿐만 아니라 세계 각지 유능한 연구자들과 공동으로 연구를 진행하고 있다”고 말했다. ▲김선우 융합전자공학부 교수가 이끌고 있는 한양대학교 5G 무인이동체 융합기술 연구센터의 홍보 영상 중 일부. 연구센터의 목표는 무인이동체 기술을 개발하는 것이다. (김선우 교수 제공) 김선우 교수의 연구가 이뤄지는 5G/무인이동체 융합기술 연구센터 (클릭 시 관련 기사로 이동- 5G 기술을 이용한 연구 성과 전시)는 한양대학교, 서울대학교, 아주대학교의 교수진 10명으로 구성됐다. 더불어 SK텔레콤과 르노삼성자동차 및 다수의 중소기업과 산학협력을 진행 중이다. 무인이동체는 자율주행차, 스마트시티, 사물인터넷(IoT), 드론 등을 포함한다. 김 교수는 이들이 모두 5G 기술을 토대로 개발되고 사용될 것으로 전망한다. ▲김선우 융합전자공학부 교수의 연구는 크게 원천기술, 기술이전, 인력양성, 산합협력 총 네 가지로 분류된다. 이 중 두드러지는 연구엔 5G 물리계층, 네트워크 계층의 핵심 원천기술, 무인이동체 제어 및 인지기술, 5G 융합서비스 개발 등이 있다. (김선우 교수 제공) 이번 연구는 5G 기술을 다룬다. 과거에는 통신기술이 사람간의 대화 또는 데이터 전송으로만 활용이 되었지만, 앞으로는 사물들 간의 통신으로 확대될 것이다. 따라서 이번 핵심 기술은 다양한 무인이동체로 주목 받고 있는 자율주행차, IoT 기술, 드론 등의 기반이 된다. “5G 및 무인이동체 원천기술을 개발하고 관련 연구인력을 양성하는 것은 국가적으로도 매우 중요한 의미를 지니며, 이러한 연구센터를 한양대학교에서 유치한 것은 대학교의 위상 제고에도 큰 역할을 하고 있습니다.” 김선우 융합전자공학부 교수는 “앞으로도 5G, 6G 등 빠르게 변화할 통신 분야에 맞는 훌륭한 인재 양성에 매진할 것”이라고 말했다. 김 교수는 "빠른 속도로 진행되는 첨예한 경쟁 속에서 최고 수준의 연구·개발 펀딩을 유지하는 것을 목표로 한다"며 "학생들을 위한 차별화된 연구 프로그램을 위해 끊임없이 노력하고 있다"고 덧붙였다. 글/ 정민주 기자 audentia1003@hanyang.ac.kr

2019-05 14 중요기사

[학술][이달의 연구자] 방진호 교수, 은 나노입자로 태양전지를 구동하다

방진호 ERICA캠퍼스 과학기술융합대학 화학분자공학과 교수가 은 나노입자를 통해 태양전지를 구동하는 법을 발견했다. 방 교수는 지난 2016년도에 금 나노입자를 태양전지에 적용한 바 있다. 하지만 은은 금보다 불안정하고 전자 수명(excited state lifetime)이 짧기 때문에 태양전지 구동이 어렵다. 방 교수는 어떻게 은으로 태양전지를 구현할 수 있었을까? ▲ 방진호 화학분자공학과 교수는 광전환 효율(태양에너지를 전기 에너지로 바꾸는 효율)이 낮아 실험 소재로 잘 사용되지 않는 은을 실험에 사용해 태양전지를 구동시켰다. 방 교수는 “불안정한 은 나노입자를 보호하면 된다”며 간단한 해결법을 내놓았다. “pH(용액 농도)를 조절해서 리간드(ligand)를 은 나노입자 주위에 둘러싸도록 합니다. 그러면 보호막이 형성돼 은 나노입자의 안정성을 높일 수 있죠.” ▲은 나노입자의 구현 모식도 및 성능 비교 그림이다. (한국연구재단 제공) ▲방진호 화학분자공학과 교수는 “pH(용액 농도)를 조절해 보호막을 형성하면 은 나노입자의 안정성을 높일 수 있다”고 밝혔다. 방 교수의 이번 연구는 광전환 효율(태양에너지를 전기 에너지로 바꾸는 효율)이 낮아 실험 소재로 잘 사용되지 않는 은을 사용했다는 데에 의의가 있다. “새로운 소재를 이용한 연구는 항상 필요합니다. 효율이 낮더라도 다양한 소재로 연구하다 보면 실험의 발전 가능성이 커지기 때문이죠.” 그동안 은 나노입자를 이용한 연구사례는 거의 없었다. “작동원리, 기본 시스템조차 잘 알려져 있지 않아서 기초 연구도 진행해야 했습니다.” 이로 인해 방 교수 연구팀은 은 나노입자 연구의 선두주자 격이 됐다. 위 연구 성과를 담은 논문은 지난 4월 3일, 미국화학회가 발행하는 재료 분야 국제 학술지 ACS 어플라이드 머터리얼즈 앤 인터페이스(ACS Applied Materials&Interfaces) 표지에 게재됐다. ▲ 방진호 화학분자공학과 교수와 연구에 참여한 무하마드 아와이스(Awais) 나노센서연구소 교수가 암실 안에서 태양전지의 성능을 실험하고 있다. 연구는 아직 진행 중이다. “기존 태양전지 소재에는 독성이 많습니다. 실내조명으로 쓰인다면 몸에 매우 해롭죠.” 금이나 은은 장신구로도 쓰일 만큼 인체에 무해하지만 효율이 낮고 고가다. 방 교수는 “연구를 통해 효율을 더 높이고 양을 조절해서 가격을 낮추는 방법이 있다”고 설명했다. 그는 연구 성과가 상용화 단계로 이어지길 바란다고 전했다. “대학 연구가 상용화 단계까지 가는 사례는 드물어요. 힘든 과정이지만 인체에 무해하고 유익한 기술이니 널리 쓰일 수 있도록 노력하겠습니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-05 14

[학술]김상욱 교수, 그래프 빅데이터 처리속도 대폭 향상

▲김상욱 교수 김상욱 컴퓨터소프트웨어학부 교수팀은 최근 그래프 빅데이터의 분석성능을 기존 대비 최대 40배 이상 빨라진 싱글머신 기반 그래프엔진 ‘리얼 그래프(RealGraph)’를 개발했다. 그래프는 객체들과 이들 간의 관계들을 표현하는 데이터 구조다. 페이스북‧인스타그램 등의 사회연결망, 그리고 뉴런‧단백질 구조‧도로망 등은 이러한 그래프로 표현되는 대표적 빅데이터다. 이러한 그래프 빅데이터를 분석하면 비즈니스와 과학기술에서 활용할 수 있는 유용한 지식을 추출해 낼 수 있다는 장점이 있다. 김 교수팀은 리얼 그래프를 설계하는 과정에서 ‘현실 세계의 그래프 데이터는 정규분포가 아닌 멱급수법칙 분포(power-law degree distribution)를 보인다’는 특징을 반영했다. 인스타그램 등의 사회연결망에서 대부분의 사용자들은 소수의 사용자들과만 관계를 맺는데 반해, 극소수의 사용자들은 수많은 사용자들과 관계를 맺는 것이 대표적인 멱급수법칙의 예다. 기존 그래프 엔진들은 이러한 멱급수법칙 분포를 보이는 특성을 고려하지 않았고, 이로 인해 작업량 불균등분배와 비효율적인 메모리 접근을 일으켰다. 김 교수팀은 이런 문제를 해결할 수 있는 새로운 전략들을 반영했고, 그 결과 리얼 그래프는 대용량 그래프 빅데이터 처리 시 기존보다 최대 44배 빠른 성능을 보였다. 향후 리얼 그래프는 사회연결망 분석, 단백질 구조 분석 등 그래프 빅데이터의 빠른 분석을 위해 다양한 영역에서 활용될 것으로 기대된다. 한편 김 교수팀의 리얼 그래프 연구는 한국연구재단의 연구비 지원을 받아 진행됐으며 조용연 박사, 장명환 연구원, 그리고 박선주 연세대 교수가 개발에 함께 참여했다. 리얼 그래프의 아이디어는 학술적으로도 크게 인정받아 5월 15일(현지시간) 미국 샌프란시스코에서 열리는 ‘The Web Conference 2019’에서 발표될 예정이다.

2019-05 13 중요기사

[학술][우수R&D] 오희국 교수, 저전력 디바이스 보안기법 개발

사물인터넷(IoT) 시대의 도래로 임베디드 디바이스(embedded device)의 수요가 폭증했다. 임베디드 디바이스는 공유기, 드론, 내비게이션, 스마트폰 등 다양한 분야에서 사용된다. 보통 개발 단계에서 비용 문제로 저전력 프로세스를 사용하기 때문에 최신 보안 기술 적용이 어렵고, 아예 보안 시스템을 적용하지 않는 경우도 많아 전반적으로 보안에 취약하다. 실제로 각국에선 임베디드 시스템을 결합한 스마트카, 교통 시스템, 의료기기 속 메모리 칩, 스마트 가전 등의 개인 정보가 해킹된 사례가 많다. 오희국 ERICA캠퍼스 소프트웨어학부 교수는 소프트웨어 기능의 취약점을 알아내고 해킹을 예방하는 연구에 몰두하고 있다. 메모리 공격과 펌웨어(firmware) 구조 노출에 취약한 기존 소프트웨어는 해킹 피해를 보기 쉽다. 개인정보 침해부터 원자력발전소 마비까지 그 공격 범위는 상당히 넓다. 또 해킹은 하나가 아닌 여러 방법으로 이뤄지기 때문에 막는 것이 쉽지 않다. 오희국 교수는 “소프트웨어의 편의 기능을 악용해 정보를 빼가거나 시스템을 파괴하면 단순히 개인을 넘어 크게 손해를 끼칠 수 있다”고 말했다. 오 교수는 보안 강화를 위해 ARM(하드웨어, CPU의 한 종류) 시스템 기반의 기계어(바이너리) 수정을 고안했다. 사물인터넷 디바이스의 90%가 ARM 기반의 기계어를 사용한다. ARM 시스템을 사용하는 디바이스는 저전력을 지향하기 때문에, 보호 기법이 적용되지 않은 경우가 대다수다. 오 교수는 기계어 수정의 응용 기술로서 저전력에 특화된 ‘난독화’ 기법을 제안했다. 그는 “소프트웨어를 보호하기 위해 한 단계 더 발전된 소프트웨어를 개발하는 것”이라고 말하며 “기존 사용 언어를 다른 기계어로 바꿔 컴퓨터에서 작동하게 한다”고 설명했다. ▲ 오희국 소프트웨어학부 교수가 제안한 임베디드 디바이스(embedded device)의 보안 강화 시나리오를 도식화한 것. 오희국 교수는 사업명 ‘ARM 아키텍처에 특화된 바이너리 수정 기법과 로우-레벨 난독화 기술 연구’를 진행 중이다. (오희국 교수 제공) 이번 연구는 오희국 교수의 지휘 아래 자동화된 ARM 프로그램 바이너리 수정 기술 및 난독화 기법 연구, 바이너리 수정 기술을 이용한 취약점 코드 및 패치 연구, 바이너리 난독화 기법을 적용한 펌웨어 보호 기술 연구, 바이너리 난독화 기법을 적용한 안드로이드 앱 재개발 기술 연구로 총 4팀으로 나누어 운영할 계획이다. 오 교수는 소프트웨어 중 보안이 취약한 소프트웨어들을 중점적으로 보안 기능을 추가하고, 패치 및 업데이트 지원이 되지 않는 소프트웨어들의 약점을 보완하는 데 큰 도움이 될 것으로 예상한다. 그는 “앞으로 많은 사람이 IoT 기반의 기계를 많이 이용할 텐데, 오작동하거나 프라이버시 영역을 침해당할 경우를 대비할 수 있다”고 말하며 “ARM 기계어 재작성 기법은 아직 해결해야 할 사안이 많이 남았으나 앞으로 계속해서 진행하며 헤쳐나갈 것”이라고 밝혔다. ▲ 오희국 교수는 “무엇보다 사용자들의 인식이 가장 중요하다고 강조하고 싶다”며 “기술 개발과 함께 각 사용자의 보안 위험성에 대한 인식이 높아졌으면 한다”고 말했다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-05 13

[학술]이한승 교수팀, 색변화 광학 기반 건축물 내구성 평가시스템 개발

▲이한승 교수 이한승 건축학부 교수팀과 성균관대 신소재공학부 김선국 교수팀은 콘크리트 내부에서 하나 이상의 열화인자를 정량하고 이를 기반으로 콘크리트 내부 부식 정도를 평가할 수 있는 ‘색변화 광학 기반의 건축물 내구성 평가 시스템’을 개발했다. 연구팀은 Side-emitting Optical Fiber(SOF), 외부 인자에 특이적으로 반응해 색변화를 보이는 막, PI 유연기판 위에 구성된 IGZO 포토트랜지스터 어레이를 겹겹이 쌓아서 만드는 특이적인 구조를 통해 콘크리트 부식을 유발하는 대표적인 열화인자인 염화이온과 pH를 감지하는 다기능 모니터링 기술을 구현했다. 본 기술은 SOF의 측면으로부터 조사된 빛의 강도를 최외각에 위치한 IGZO 포토트랜지스터 어레이에서 얻어내는데 이때 조사광은 SOF와 유연포토트랜지스터 어레이 사이에 위치하는 색 변화막에 의해 흡수 및 반사되고 최종적으로 포토트랜지스터는 막을 투과한 광량을 감지한다. 따라서 외부환경 변화(염화이온 농도 증감, pH 변화 등)로 유발되는 지시막 색변화가 포토트랜지스터가 감지하는 투과광량을 변화시켜 해당 인자에 대한 정보를 전기 시그널로 얻어낸다. 베리타스알파 5월 10일 자 기사에 따르면, 김선국 교수는 “기존 내구성 평가 시스템의 한계점을 타파하고 고안정·고감도·다기능의 차세대 스마트 건축물 내구성 평가 시스템으로 도약할 수 있을 것“이라고 기대감을 드러냈다. 한편, 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 메터리얼스(Advanced Materials)' 4월 15일 자에 게재됐다.