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2019-07 26

[학술]노영균 교수, ‘급성 관상동맥 증후군’ 예측모델 개발 참여

▲노영균 교수 한양대 노영균 컴퓨터소프트웨어학부 교수와 을지대 을지병원 심장내과 박지영 교수, 고대 구로병원 심혈관센터 나승운 교수, 고려대 보건대학교 최병걸 교수가 공동으로 돌연사의 주요 원인으로 꼽히는 급성 관상동맥 증후군을 환자의 응급실과 외래 진료기록만으로도 예측할 수 있는 모델을 개발했다. 급성 관상동맥 증후군(Acute coronary syndrome)은 심장에 혈액을 공급하는 관상동맥 안쪽에 자리한 경화반(단단한 섬유성 막)이 파열되면서 발생한다. 이때 혈전으로 인해 출혈이 일어나면서 혈관 내부의 지름이 급격하게 좁아지거나 갑자기 막히면서 심근의 허혈 및 괴사를 일으킨다. 대표적인 치료방법은 막힌 혈관을 풍선 확장술과 스텐트(금속 그물망) 삽입으로 영구적으로 확장하는 관상동맥 중재 시술이 있다. 무엇보다 급성 관상동맥 증후군은 의료진의 신속한 진단과 치료가 중요하다. 응급실 등 병원 방문 전 발생한 경우, 평소 흉통이 있으나 병원에 방문하지 않는 경우, 응급실이나 외래에서 의사의 급성 관상동맥 증후군 진단이 늦어지는 diagnostic dilemma(진단상의 딜레마) 경우처럼 치료가 지연될수록 환자의 상태가 급격히 나빠질 수 있기 때문이다. 공동연구팀은 이러한 기계학습 알고리즘을 적용해 전자의무기록(EMR) 자료를 비교 분석했다. EMR 자료로부터 추출한 유병 질환, 검사결과, 투약 정보 등 20가지 환자 정보를 변수로 급성 관상동맥 증후군 환자 2,344명과 급성 관상동맥 증후군이 아닌 급성 흉통 환자 3,538명을 비교 분석했다. 그 결과 환자의 응급실과 외래 진료기록만으로도 급성 관상동맥 증후군 의심환자를 85% 이상 예측할 수 있었다. 급성 관상동맥 증후군이 아닌 환자는 97%까지 예측 가능했다. 한편 이번 논문 ‘A Machin Learning-Based Approach for the Prediction of Acute Coronary Syndrome Requiring Revascularization(관상동맥 재관류가 필요한 급성 관상동맥증후군 예측을 위한 기계학습 기반 접근법)’은 SCI급 국제학술지 Journal of Medical Systems 6월 온라인판에 게재됐다.

2019-07 22 중요기사

[학술][이달의연구자] 이상욱 교수, 컴퓨터 시뮬레이션으로 신재생에너지 세계를 열다

‘촉매’가 다시 한번 주목받고 있다. 최근 촉매 기술이 수소에너지 생산, 고효율 연료전지 및 에너지저장장치(ESS) 개발 등 신재생에너지 분야에 핵심 역할을 하면서다. 보통 화학 공정에서는 철이나 알루미늄, 구리, 니켈 등 저가 금속을 촉매로 사용해도 대량생산에 필요한 효율을 얻을 수 있다. 하지만 신재생에너지 분야는 다르다. 신생 기술이다 보니 관련 연구가 충분히 이뤄지지 않아 고가 금속을 사용해야 한다. 이상욱 화학분자공학과 교수는 값비싼 희토류 대신 탄소 등 비금속 물질을 촉매로 사용할 수 있도록 돕는 컴퓨터 시뮬레이션 방법론을 개발했다. 화학반응에서 자신은 소모되지 않으면서 반응 속도를 더 빠르게 혹은 느리게 조절하는 물질을 촉매라 한다. 마치 터널처럼 높은 산을 이전보다 단시간에 통과할 수 있게 하는 역할이다. 이전에는 합성수지, 포장재, 자동차 내외장재 등을 만드는 데 쓰였지만 현재는 신재생에너지 개발에 쓰이고 있다. 하지만 재료비로 인한 경제적 부담이 만만치 않다. 수소에너지를 예시로 물을 전기 분해하기 위해 촉매로써 백금을 사용해야 하는데 그 값만 약 40억~50억 원이 들어간다. 따라서 값싼 촉매 개발에 무엇보다 중요하다. ▲ 이상욱 화학분자공학과 교수가 값비싼 희토류 대신 탄소 등 비금속 물질을 촉매로 사용할 수 있도록 돕는 컴퓨터 시뮬레이션 방법론의 필요성에 대해 설명하고 있다. 촉매 소재 개발을 위해서는 촉매 표면에 주목해야 한다. 현재 이론적으로 알려진 촉매 반응 메커니즘은 엘레이 리디얼 반응(ER, Eley-Rideal Reaction)과 랭뮤어 힌쉘우드 반응(LH, Langmuir-Hinshelwood Reaction) 두 가지로 구분된다. 기존 연구개발은 에디슨식 접근으로 각각의 물질을 하나씩 모두 실험해보고, 그중 되는 하나를 찾느라 비효율적이었다. 이 교수는 인실리코(In Silico) 방식을 사용해 컴퓨터 시뮬레이션 작업으로 많은 물질의 특성을 동시에 해석했다. 양자역학/분자 동역학 기반의 전산 작업을 통해 전자 재료 소재, 에너지 소재, 나노 소재의 물리 화학적 성질을 알아낸 것이다. 이는 전자, 원자 수준에서 구조와 물리적 성질 사이의 상관관계를 해석했다는 점에서 의미가 깊다. ▲ 이상욱 교수가 개발한 컴퓨터 시뮬레이션 방법론 OPNS(One probe & NEGF surface)을 통해 촉매 표면에서 나타나는 두가지 반응인 엘레이 리디얼 반응(ER, Eley-Rideal Reaction)과 랭뮤어 힌쉘우드 반응(LH, Langmuir-Hinshelwood Reaction)을 구분할 수 있다. (이상욱 교수 제공) 이 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 연구에 적용하게 된 계기에 대해 “그래피틱 카본 나이트라이드(graphitic carbon nitride) 소재를 해석을 요청받아 연구하던 중 보편적으로 사용되는 에디슨식 접근 방법이 문제가 많다는 것을 깨달았다”며 “화학반응은 반드시 전자의 흐름을 명확하게 고려해야 하는데, 기존의 방법으로는 소 뒷걸음질 치다가 쥐 잡은 격으로밖에 연구하지 못했다”고 밝혔다. 때문에 이번 연구도 고성능컴퓨팅(HPC) 서버로 컴퓨터 시뮬레이션으로 자연현상에서 벌어지는 원자, 전자 운동 수식을 풀었다고 밝혔다. 이 교수는 “기존의 실험적인 연구 방법만으로는 전쟁터에 칼 한 자루만 들고 나가는 것”이라며 “기존의 실험적인 방법과 컴퓨터 시뮬레이션 방법 두 가지가 동시에 선행되어야 방패도 가지고 나가는 것”이라고 말했다. ▲ 이상욱 교수가 이번 연구에 사용된 고성능컴퓨팅(HPC) 서버를 가리키며 “1000개가 넘는 코어를 통해 컴퓨터 시뮬레이션 작업이 이루어지고 있다”고 말했다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-07 18

[학술]윤채옥 교수팀-GC녹십자랩셀, ‘NK세포치료제’ 췌장암 치료효과 확인

▲윤채옥 교수 윤채옥 생명공학과 교수팀과 GC녹십자랩셀(대표 박대우)은 공동연구를 통해 자연살해(NK, Natural Killer)세포를 증식해주는 약물의 췌장암 치료 가능성을 확인했다. 동종 NK세포치료제 ‘MG4101’의 췌장암 항암 효과를 확인한 비임상 연구결과가 SCI급 국제학술지인 ‘Cancers’ 최신호에 게재됐다. NK세포는 우리 몸에서 암세포나 비정상세포를 파괴하는 선천면역세포로, ‘MG4101’은 건강한 타인의 혈액에서 NK세포를 분리해 증식·배양한 세포치료제다. GC녹십자랩셀은 현재 간암 및 혈액암을 적응증으로 이 치료제의 임상 2상을 진행 중이며, 전세계적으로 가장 상용화에 근접해있다고 평가 받고 있다. 췌장암 동물모델을 이용해 ‘MG4101’의 항종양 효능을 평가한 결과, 표준 항암치료제(젬시타빈) 대비 높은 종양억제율을 보이는 것이 확인됐다. 췌장암의 경우 세포외기질(세포를 보호하고 지지해주는 외막)의 축적으로 기존 치료제의 종양 내 침투의 제한이 있었으나, ‘MG4101’은 효율적으로 종양 내 침투되어 세포사멸 및 면역억제인자의 감소 등을 통해 빠르게 종양을 제거하는 것으로 나타났다. 한편, GC녹십자랩셀은 대량생산 및 세포 동결 기술 등 NK세포치료제 분야에서 독보적인 기술력을 꾸준히 확보하고 있으며, 이를 통한 CAR-NK유전자치료제 등 차세대 세포치료제 개발에도 박차를 가하고 있다.

2019-07 15 중요기사

[학술][우수 R&D] 김태곤·박진구 교수, 한국-벨기에 글로벌 인재양성 사업 담당해

김태곤 스마트융합공학부 교수(실무 담당)가 박진구 재료화학공학과 교수(총괄 책임)와 함께 ‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업을 맡았다. 이 프로그램은 한국산업기술진흥원에서 지원하는 혁신성장 글로벌 인재 양성 사업이다. 그 중 한양대학교는 지능형 반도체, 3D 프린팅, 로봇 분야에 선정됐다. 지능형 반도체 분야 파견 학생들은 벨기에에 있는 반도체 연구소 아이멕(IMEC), 3D 프린팅과 로봇 분야 파견 학생들은 루벤 가톨릭대학교(KU Leuven)에서 인턴십 및 연구를 진행할 수 있다. ▲ 김태곤 스마트융합공학부 교수가‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업에 대해 설명하고 있다. 김 교수는 이번 사업을 적극 추진했다. 이미 아이멕과 인연이 있기 때문이다. “아이멕에서 10년 넘게 근무했어요. 아이멕은 세계적인 반도체 종합 연구소입니다. 인프라도 좋고 배울 게 많은 곳이기 때문에 이번 해외 파견이 학생들에게는 가치 있는 경험이 될 겁니다.” ▲‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 1차’ 사업 모집 공고 포스터. 김 교수는 참여 인원이 아직은 채워지지 않아 여전히 모집 중이라고 밝혔다. (김태곤 교수 제공) 연구 기간은 최소 6개월, 최대 1년으로 연구 주제마다 상이하다. 참여 인원으로 석사, 박사 과정의 대학원생 26명을 뽑는다. 김 교수는 “올해 파견 가는 13명을 모집하는 중”이라고 밝혔다. “학생이 다 모이지 않아서 기한은 인원이 찰 때까지예요. 내년에 파견 가는 13명의 학생은 오는 10월에 모집 예정입니다.” 김 교수는 “지원 요건과 맞지 않더라도 해당 역량을 쌓고 싶은 학생이 있다면 상담 후 지원 가능하다”고 전했다. 이번 사업 지원금은 상당하다. 항공료, 월급 등을 지원해 벨기에에서 생활하는 데 무리가 없을 정도라고. 또한 26명의 파견 학생 중 2명의 학생은 면접을 통해 원자 현미경과 나노계측기기를 개발하는 ㈜파크시스템스에 취직할 수 있다. 김 교수는 사업 참여 학생들을 “㈜파크시스템스와 같은 중견기업의 중간 관리자로 양성하고 싶다”고 말했다. 반도체, 3D프린팅, 로봇과 같은 차세대 기술은 자율적인 업무 환경이 조성된 강소(强小)기업에서 연구할 시 지속적으로 발전할 수 있기 때문이다. 김 교수는 이번 사업을 성공적으로 마쳐 ‘한국-벨기에 미래 혁신성장을 위한 글로벌 전문가 양성 2차’ 사업도 추진하고 싶다는 의사를 밝혔다. “2차 사업 때는 학생들이 취업할 수 있는 기업을 더 많이 유치하고 싶어요. 그게 본 사업이 이뤄내야 할 목표라고 생각합니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-07 12

[학술]김선정 교수, 인체근육보다 최대 40배 힘 내는 인공근육 개발

▲김선정 교수 한양대 김선정 생체공학과 교수팀은 레이 바우만(Baughman) 미국 텍사스대 교수 및 다국적 연구팀과 함께 인체근육보다 최대 40배의 힘을 내는 새로운 ‘외피구동(sheath-run)’ 인공근육을 개발했다. 이번 연구로 새롭게 개발한 인공근육은 재료 가격이 상대적으로 저렴해 향후 상업적으로도 이용할 수 있다는 평가가 나온다. 해당 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 「사이언스(Science)」에 게재돼 7월 12일 출간됐다. 김 교수가 포함된 다국적 연구팀은 지난 15년간의 연구에서 탄소나노튜브 기반의 인공근육을 연구해왔다. 하지만 탄소나노튜브 실의 가격이 매우 비싸 상업적인 이용이 힘들었다. 이에 반해 이번에 개발된 외피구동 인공근육은 기존 인공근육보다 9배 더 높은 성능을 가지며 기존 인공근육의 한계로 대두됐던 경제적인 문제를 해결했다. 기존 생산 가격이 높아 상업화에 어려웠던 탄소나노튜브에서 벗어나 나일론 및 실크 등의 상업용 실을 이용함으로써 재료 가격이 상대적으로 저렴해 향후 상업적으로도 이용 가치가 크다. 예를 들어, 저렴한 실을 이용해 경제적인 인공근육을 제작할 수 있으며, 웨어러블 시스템과 같은 지능형 구조에 적합한 실로 인공근육을 제작할 수도 있다. 이번 논문의 공저자인 김 교수팀은 포도당 농도가 증가함에 따라 구동하는 인공근육의 개발에 공헌해 인공근육의 바이오 분야 응용 가능성도 열었다. 김 교수팀은 이번 연구에서 포도당(glucose)에 반응하는 하이드로겔(hydrogel)을 개발해 이를 외피구동인공근육에 적용했다. 외피로 이용된 합성 하이드로겔은 주변 포도당과 결합해 부피가 변화되고, 이는 인공근육의 구동력으로 전환돼 포도당 농도에 반응했다. 이렇게 개발된 외피구동 인공근육은 생체 내 혈당농도에 따른 약물방출 시스템에 응용 가능하다. 한편 과학기술정보통신부 한국연구재단이 시행하는 리더연구지원사업(자가에너지구동연구단)이 이번 연구를 지원했다. ▲외피구동 인공근육의 제조 - 왼쪽 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 길이방향 표면 (왼쪽 상단사진은 실의 단면) - 가운데 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 표면에 고분자가 코팅된 외피구동 인공근육 제조과정 (가운데 상단 사진은 외피인공근육의 단면, 그린색은 고분자 외피) - 오른쪽 사진은 코일 형태의 외피구동 인공근육 ▲ 12일 인공근육 논문이 게재된 국제학술지 ‘사이언스’(Science)표지 (Ken Richardson 제공)

2019-07 11

[학술]김도환 교수, 'VR·AR' 기기의 극적 성능향상 길 열어

한양대 김도환 화학공학과 교수팀은 내구성이 우수한 ‘유기반도체 겔(Gel)’을 세계 최초로 개발했다고, 한양대가 7월 11일 밝혔다. 또한, 김 교수팀은 이를 활용해 고해상도 유기전자회로와 올레드(OLED) 마이크로디스플레이 제작에도 성공했다. 해당 기술이 상용화될 경우 낮은 해상도로 인해 사용자에게 멀미와 어지러움을 유발했던 가상‧증강현실(VR‧AR) 기기의 성능이 크게 개선될 것으로 기대된다. ▲가상/증강현실 구현을 위한 고내성 유기반도체 겔 기반 초고해상도 OLED 마이크로디스플레이 모식도 유기반도체는 저온에서 용액공정이 가능한 차세대 반도체로 플렉서블‧스트레쳐블 전자기기 등에서 각광을 받고 있다. 하지만 실리콘 반도체와 달리 물리적 충격에 약하고 유기용매에서 불안정해 연속적인 용액공정 및 기존 포토리소그라피 패턴 공정을 이용하기 어려운 한계점을 가지고 있다. 이런 한계를 극복하고자 김 교수팀은 유기반도체와 실리카네트워크 간의 ‘3차원 초밀도 엉킴구조’를 유도하는 소재변환기술을 통해 내구성이 뛰어난 유기반도체 겔을 세계 최초로 개발했다. 이를 통해 기존 유기반도체의 한계를 극복하고 연속적인 용액공정과 포토리소그라피 공정을 동시에 적용시켜 초고해상도 적층형 유기전자소자를 제작했다. 김 교수팀이 개발한 소재변환기술은 향후 다양한 유기반도체에 적용할 수 있다는 점에서 학술적으로도 큰 의미를 가진다. 김 교수는 “이번에 개발된 유기반도체 겔 변환기술은 연속적 용액공정 및 상용화된 반도체 공정을 유기반도체에 직접 적용해 차세대 OLED 마이크로디스플레이 및 뉴로모픽 유기전자회로 등 초고해상 유기전자소자를 구현할 수 있다는 점에서 임팩트가 매우 클 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 삼성미래기술육성사업 지원으로 숭실대 이호진, 서강대 강문성 교수팀과 함께 수행됐다. 연구결과는 재료과학 분야 세계적인 학술지 「Advanced Materials」 7월호에 표지논문으로 게재됐으며, 관련 기술로 5건의 국내외 특허를 등록 및 출원한 상태다.

2019-07 02 중요기사

[학술][우수 R&D] 송시몬 교수, 학생들을 위한 해외파견 연구지원사업 박차

송시몬 공과대학 기계공학부 교수는 올해 4월부터 혁신성장 글로벌인재양성 사업인 ‘로봇-엔지니어링 혁신설계 글로벌인재양성사업단’을 맡았다. 이 사업의 시작은 산업통상자원부에서 글로벌인재양성사업단을 모집하면서부터다. 이를 위해 송 교수는 한양대 대학원 융합기계공학과, 원자력공학과, 나노유기공학과 및 NVH Korea로 구성된 컨소시엄으로 사업단을 꾸렸다. 송 교수는 글로벌인재양성사업단의 여러 모집 분야 중 로봇과 엔지니어링 분야에 선정됐다. 글로벌인재양성 사업에 참여하는 26명의 기계공학부 석사, 박사과정 학생들 및 박사 후 연구원들은 해당 분야에서 매사추세츠공과대학교(MIT), 스탠퍼드대학교, 하버드대학교 등 14개의 우수 해외파견기관과 공동 연구를 할 수 있다. ▲송시몬 기계공학부 교수가 담당하는 ‘로봇-엔지니어링 혁신설계 글로벌인재양성사업단’은 엔지니어링 보강과 로봇 보강 연구 분야를 통해 인재 양성, 기술 확보와 일자리 창출에 기여한다. (송시몬 교수 제공) 송 교수는 학생마다 연구 기간과 주제가 다르다고 설명했다. “자신의 연구실에서 하던 연구와 유사한 연구를 진행하는 해외 기관에서 각각 6개월에서 1년간 같이 일하게 됩니다.” 로봇 분야는 소프트 로봇, 재활 로봇, 모듈 로봇, 웨어러블 디바이스, 로봇 동력기술을 연구하고, 엔지니어링 분야에서는 저가형 고감도 사물인터넷(IoT) 센서 기술과 인공지능(AI), 빅데이터 융합 엔지니어링 실시간 모니터링 기술을 연구한다. 산업통상자원부는 학생들의 원활한 연구를 위해 충분한 지원금을 제공한다. 송 교수는 “사업에 선정될 수 있도록 이수재 산학협력단장님이 적극 도왔다”며 “감사하다”고 밝혔다. ▲이번 사업을 통해 학생들의 연구에 대한 열정과 자세가 바뀌길 바란다는 송시몬 교수. “사업이 끝나는 2020년 이후에는 연구에 대한 학생들의 열정과 자세가 바뀌었으면 좋겠어요.” 학생들에 대한 송 교수의 애정은 올곧다. 송 교수는 이번 사업을 통해 학생들이 많이 배우고 성장하기 바란다. 종종 학생들과 해외 학술대회로 외국 대학에 방문할 때 주변 대학 연구실에 들르죠. 한양대학교보다 인프라는 좋지 않지만 세계적인 연구를 진행하고 있습니다. 뛰어난 논문은 연구 환경이 우수하다고 해서 나오는 게 아닙니다. 한양대학교 연구 실력은 이미 세계적으로 인정받습니다. 학생들이 연구 자체도 중요하지만 이에 더해 연구에 대한 해외기관의 태도와 자세, 그 외 좋은 점들을 배워왔으면 좋겠습니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-06 26 중요기사

[학술][이달의 연구자] 김태욱 교수, 식물 스테로이드 호르몬을 연구하다

아무것도 하지 않아도 불안하고 짜증이 반복된다. 갱년기는 인간 몸의 호르몬 균형이 망가지면 나타나는 현상이다. 인간뿐만 아니라 식물도 그렇다. 특히 식물은 호르몬의 영향을 크게 받는데, 심각하면 죽을 수도 있다고 한다. 한양대 유일 식물학자 김태욱 자연과학대학 생명과학과 교수의 식물 호르몬 이야기를 들어보자. 인간 몸에서 호르몬이 만들어지면, 세포가 반응한다. 이 작용은 생리적 반응으로 이어진다. 식물도 마찬가지다. 김 교수는 호르몬에서 생리적 반응으로 이어지는 식물의 세포 신호 전달을 연구하고 있다. “식물이 커지고, 세지는 데는 식물 스테로이드 호르몬인 브라시노스테로이드(brassinosteroid, BR) 호르몬이 영향을 끼칩니다. BR 호르몬이 생성되는 과정과, 영향을 주는 요소를 연구했습니다.” ▲ 김태욱 생명과학과 교수가 브라시노스테로이드(brassinosteroid, BR) 호르몬이 어떻게 표면의 수용체부터 핵에 위치한 전사인자까지 영향을 미치는지 설명하고 있다. BR 호르몬은 단백질과 상호작용한다. 먼저 세포 표면에 위치한 수용체가 BR 호르몬의 진입을 감지한다. BR 호르몬은 세포 가장 위에 있는 수용체부터 맨 아래 핵에 위치한 전사인자에까지 신호를 전달한다. 김 교수는 “신호 전달 과정을 좇다 BR 호르몬을 통해 분해를 촉진하는 새로운 인자를 발견했다”며 “바로 가장 하위(Plant U-Box)에서 작용하는 전사인자”라고 소개했다. 김 교수는 “BR 호르몬 연구는 이제 마무리 단계”라며 “앞으로는 식물의 공변세포가 열고 닫힐 때 생기는 구멍인 기공을 연구해 미세먼지를 제거하는데 탁월한 식물 개발 연구를 확장시키고 싶다”고 말했다. 덧붙여 “호르몬이 유전자에 영향을 미치는 과정에서 식물을 연구하는 순수과학의 재미를 찾을 수 있다”며 “학생들이 앞으로 순수과학에 많은 관심 보여줬으면 좋겠다”고 전했다. ▲ 김태욱 교수(앞줄 가운데)는 앞으로의 연구 방향에 대해 “미세먼지를 제거하는데 탁월한 식물을 개발하고 싶다”고 밝혔다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-06 25 중요기사

[학술][우수 R&D] 이찬길 교수, IoT 기술 활용 수도원격검침안테나 개발

사물인터넷(IoT)은 사람, 사물, 데이터 등이 인터넷으로 연결돼 정보가 수집 및 활용되는 초연결 기술이다. IoT 기술은 휴대용 기기뿐 아니라 수도, 방재, 교통, 가스 등 공공 서비스 시설에서도 찾아볼 수 있다. 이찬길 ERICA 캠퍼스 전자공학부 교수와 최재훈 융합전자공학부 교수는 IoT를 사용하는 데 저전력 광역 통신 기술(LPWA, Low-Power Wide-Area)로 수도 원격 검침 안테나를 개발 중이다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수가 사물인터넷(IoT)을 사용하는 데 필요한 저전력 광역 통신 기술 (LPWA, Low-Power Wide-Area)에 대해 설명하고 있다. 이 교수는 한국형 저전력 광역 안테나를 개발하고 있다. 외국에는 이미 공공망용 사물인터넷(NB-IoT), 로라(LORA, Long Range), 시그폭스(SigFox), 와이썬(Wi-Sun) 등이 있다. 이 교수가 개발중인 통신 안테나는 적은 전력과 비용으로 대규모 단말기에 접속한다. 전파가 사과 모양으로 퍼졌던 기존 안테나와 다르게 원뿔 모양으로 퍼지면서 더 많은 수도를 원격 검침할 수 있게 제작 중이다. 이 안테나는 각 수도 미터계 위치, 시간, 온도, 습도, 압력 등 중요 정보 수집은 물론 고장 유무도 파악할 수 있다. 이 교수는 “저전력 광역 안테나는 안테나를 지상에 세우는 기존 방식과 달리 수도 계량기 커버 하단인 땅속에 부착한다”고 말했다. 도시 미관을 해치지 않으며 안테나 파손 위험도 줄어드는 것이다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수가 개발 중인 저전력 광역 안테나는 수도계량기 커버 하단에 부착하는 방식이다. 도시 미관을 해치지 않는 것은 물론 안테나 파손 위험도 줄어드는 방법이다. (이찬길 교수 제공) 이번 연구는 올해 4월부터 시작해 1년 동안 진행되는 프로젝트다. 이 교수가 있는 디지털통신시스템 연구실(Digital Communication Systems Lab.)에서는 이번 IoT 기술과 서브 미터급(해상도 1m 이하) 정밀도를 갖는 실시간 위치추적시스템(RTLS, Real-Time Location System) 구현 기술을 중점적으로 연구하고 있다. ▲ 이찬길 전자공학부 교수는 디지털통신시스템 연구실(Digital Communication Systems Lab.)에서 사물인터넷(IoT)와 실시간 위치추적시스템(RTLS, Real-Time Location System) 기술을 적용한 연구를 수행 중이다. (이찬길 교수 제공) IoT 기술은 산업구조를 변화시키며 사람들의 삶과 업무에 큰 영향을 미치고 있다. 이 교수는 앞으로도 IoT 기술 개발과 실용적인 연구에 임할 것이라고 밝혔다. 끝으로 이 교수는 “현재 연구 중인 안테나를 외국 저전력 광역 기술과 경쟁해도 뒤지지 않는 성능으로 향상시켜 외국에도 수출할 수 있길 바란다”고 전했다. 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-06 17

[학술][이달의 연구자] 홍승호 교수, 사이버 물리 시스템을 이용한 제조시스템을 개발하다

공장은 제품을 만들기 위해 24시간 내내 가동한다. 첨단 정보통신기술들의 발달은 혁신적인 변화를 일으키며 사회 전반에 큰 영향을 미치고 있다. 한층 더 높은 수준의 산업 제조 과정과 관리 시스템이 필요해졌다. 공장을 효율적으로 운영하는 방법을 고민한 홍승호 전자공학부 교수는 새로운 산업 제조 기술을 연구 중이다. 홍 교수는 4차 산업 혁명에 걸맞은 공정시스템의 필요성을 언급하며, 개발 중인 사이버물리시스템(CPS, Cyber Physical System)에 대해 설명했다. 최근 몇 년 동안 빠르게 변하는 시장 상황에 고객 수요가 지속적으로 증가하면서, 생산 추세가 대량 주문 제작으로 바뀌고 있다. 학계와 산업계는 제품의 다양성과 빠른 생산 변화에 대비할 수 있는 효과적인 해결책을 고심했다. 현재 대부분의 기계와 시스템은 자동화됐지만, 동시에 생산 시스템은 더욱 복잡해져 적절히 처리해야 하는 문제가 발생하고 있다. ▲ 홍승호 전자공학부 교수의 ‘A data mining-driven incentive-based demand response scheme for a virtual power plant’ 논문은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 미국전기전자공학회) SCI등재 학술지 <트랜잭션 온 인더스트리 애플리케이션스 및 인더스트리 애플리케이션스 매거진>(Transactions on Industry Applications and Industry Applications Magazine)에 게재됐다. 홍 교수는 현재 국제표준화기구(IEC) 한국 대표로 참여하고 있다. 홍승호 교수가 연구하는 사이버물리시스템(이하 CPS)은 이러한 문제를 해결해 한 층 더 효율적인 생산 과정을 실현할 수 있다. 물리적 사물을 컴퓨터 내 정보를 통해 동일 가상 모델로 구현해 디지털 쌍둥이(디지털 트윈)를 만든다. 움직이는 간격과 행동 반격 등이 모두 같은 기계들은 스스로 소통하며 공장의 일들을 순조롭게 진행한다. CPS로 공장 내 복잡한 생산 정보를 식별 및 처리할 뿐만 아니라 외부 CPS와도 일관성이 낮은 데이터 교환에 연결할 수 있다. ▲ 디지털 쌍둥이(디지털 트윈) 구성품 간에 데이터 교환이 가능하다는 것을 증명하기 위해 제작된 기조 시스템. (홍승호 교수 제공) CPS의 개발은 생산성 및 에너지 효율을 대폭 향상한다. 운영단계에서 기계는 자산 운용 데이터(온도, 속도, 진동 등)를 스스로 제어하고 기록해 시스템을 진단하고 안정적인 상태를 유지한다. 시스템 설계자와 엔지니어는 감독과 문제 상태 해결을 수월하게 할 수 있어 진행 속도를 가속할 수 있다. 또한 저장된 과거 데이터는 유지관리 담당자가 고장을 추적하고 분석하는 데 사용할 수 있다. 이를 위해 먼저 기계 데이터의 표준화 작업이 필수적이다. 기계의 표준어를 채택하는 것부터 정보 표현 기술과 전달 기술의 표준화까지 긴 시간이 소요된다. 또 인공지능과 부가적인 시스템을 탑재해야 한다. “여태까지는 공장을 자동화하는 것까지 마쳤고, 오는 2035년에 완전한 스마트제조시스템을 완성할 것으로 예측합니다.” 한국에서 실질적으로 운영하는 시점은 다가오는 2045년으로 보고 있다. 홍 교수는 “CPS기술이 완성되면 4차 산업혁명처럼 스마트제조시스템에서도 새로운 기술적 혁명이 초래할 것”이라고 덧붙였다. ▲ 홍승호 교수는 마지막으로 “많은 학생들이 근본적인 상상을 뛰어넘는 생각을 하면 좋겠다”며 “적극적으로 창조하고 꿈을 실현하길 바란다”고 말했다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr