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2020-01 27

[학술][우수R&D] 송지훈 교수, 교육복지 정책 로드맵을 그리다

문∙이과 통합, 자사고 폐지와 무상 급식은 근래 뜨거웠던 교육 문제다. 우리나라는 경제협력개발기구(OECD) 국가 중 대학 진학률 1위인 만큼 교육에 관심이 크다. 그만큼 교육복지 정책도 뜨거운 감자다. 교육복지 정책을 세우기 위해서는 정책을 위한 근거가 필요하다. 송지훈 교육공학과 교수는 교육복지 정책의 근거를 찾고 파급효과를 예상하기 위해 연구 중이다. 교육부는 전국 약 10개의 정책 중점 연구소를 지정해 학교폭력 방지와 사교육 정책 등의 연구를 돕고 있다. 한국연구재단은 지난 2013년 한양대 사범대학 소속 교육복지 정책 중점 연구소(이하 교복연)에 학교 중심 교육복지 실행방안 연구를 맡겼다. 총 9년으로 계획된 이 연구는 3년씩 3단계에 걸쳐 진행되며 지난 2019년 10월 16일 3단계 2차연도(8년 차)를 맞이했다. 송 교수가 교복연 소장으로 연구소를 이끌고 있다. ▲ 송지훈 서울캠퍼스 교육공학과 교수는 한양대 사범대학 소속 교육복지 정책 중점 연구소 소장을 맡고 있다. 교복연은 1년 동안 2개의 기본연구과제와 4개의 수시연구 과제를 포함헤 총 6개의 연구를 진행한다. 기본 연구와 수시연구는 각각 교육 상향평준화와 같은 중장기 과제와 교복 무상화와 도서 지역 여교사 성추행 사건 등 긴급하게 처리해야할 문제를 다룬다. 송 교수는 “정책의 옳고 그름이 아닌 정책을 실현할 방법과 근거, 그에 따른 파급효과를 연구하는 게 팀의 연구 방향”이라고 전했다. 교복연은 신진연구자들을 발견해 그들을 지원해주는 역할도 하고 있다. 실제로 6명의 석∙박사 학생들이 연구의 참여하며 교육공학자나 교육 연구자가 되기 위해 노력하고 있다. 송 교수는 연구에 앞서 교육복지의 개념을 정립할 필요성을 느꼈다. 우선 교육복지를 사회복지 안에 포함해야 하는지, 독립적으로 다뤄야 하는지 모호했다. 그뿐만 아니라 교육부, 보건복지부, 여성가족부 등 교육 복지를 담당하는 기관이 너무 많아서 효율적인 지원이 어려웠다. 송 교수는 “학생들의 행복한 학교생활을 만들어주는 것”을 교육복지로 정의하며 작년 3단계 1차연도에 교육 복지 마스터 플랜을 수립했다. 교복연은 교육복지의 정의와 대상, 지원금의 출처와 분배, 수혜자들에게 제공하는 복지 종류 등을 정립했다. 더 나아가 교육복지에 관련된 모든 기관에서 실태조사를 한 뒤, 중복되거나 누락된 영역을 메꿨다. 이를 통해 지자체별 수평 비교를 통해 교육복지가 열악한 지역을 확인할 수 있다. 현재는 1차연도에 수립한 교육 복지 계획을 적용시킬 방법을 고안 중이다. 교복연은 교육 복지 실천 수준을 측정하는 도구 제작에 힘을 쏟고 있다. ▲송지훈 서울캠퍼스 교육공학과 교수는 ”교육격차를 줄이기 위해서는 학업능력이 아닌 학업능력의 선행요인을 먼저 고려해야 하죠. 아이들에게 관심과 눈길을 한 번 더 주는 것이 교육격차 해소에 도움이 된다"고 전했다. “정서적으로 안정된 아이들이 학업능력도 좋습니다. 아이들의 행복한 학교생활을 위해서 학교뿐만 아니라 부모, 정부가 아이에게 관심을 쏟아야 합니다” 송 교수는 교육 복지 제공을 통해 교육격차 해소도 꿈꾸고 있다. 교육 복지는 학습, 정서, 신체, 문화진흥 4가지 영역을 다룬다. 단순한 물량 지원만으로는 교육격차를 해소할 수 없다. 송 교수는 교육 복지 우선 지정학교에서 한 선생님이 토요일마다 아이들과 함께 운동한 결과, 아이들의 일탈이 줄어들고 학업능력이 향상한 일화를 예로 들며 관계와 정서적인 측면을 강조했다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-12 30

[학술][이달의 연구자] 안강호 교수, 드론으로 미세먼지 흐름 파악하다

나들이가 어려운 날이 많아지고 있다. 통계청은 지난 13일 2015년 이후 서울시 일평균 초미세먼지 농도가 76㎍/㎥를 넘는 빈도가 점차 증가하고 있다고 밝혔다. 정부는 석탄발전소 가동을 멈추고 계절 관리제를 시행하는 등 미세먼지 저감에 힘쓰고 있다. 이때 미세먼지의 움직임, 원인과 분포를 알아야 효과적인 대책을 세울 수 있다. 안강호 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수는 드론으로 미세먼지 생성 원인을 파악하고자 한다. ▲안강호 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수는 드론으로 미세먼지 생성 원인을 파악하고자 한다. 국제암연구소(IARC)에서 지난 2013년 10월 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하면서 미세먼지에 관한 관심이 급증했다. 크기를 기준으로 미세먼지는 지름이 10μm보다 작은 미세먼지(PM10)와 지름이 2.5μm보다 작은 초미세먼지(PM2.5)로 나뉜다. 미세먼지는 톱다운(top-down)방식과 보텀업(bottom-up)방식을 통해 생성된다. 톱다운은 큰 물질에서 작은 물질로 변하는 과정이다. 바위에서 자갈로, 자갈에서 모래로 변하는 과정으로 보통 분자 단위까지 진행되지 않기 때문에 인체에 덜 유해하다. 반면 보텀업은 분자들이 화학반응을 일으키면서 크기가 커지는 방식이다. 초미세먼지로 분류되는 PM0.1~1 크기로 성장하기 때문에 폐 안까지 들어갈 수 있다. ▲ 28일 동안 미세먼지에 노출된 쥐의 림프 사진(왼쪽)과 그 후 90일 동안 깨끗한 공기를 마신 쥐의 림프 사진. (안강호 교수 제공) 폐는 배출 기능이 부족해서 폐에 침투한 미세먼지가 배출되기에는 오랜 시간이 걸린다. 실제로 안 교수는 쥐를 28일 동안 미세먼지에 노출한 뒤 90일 동안 깨끗한 공기를 마시게 하는 실험을 진행했다. 그 결과 90일이 지났음에도 불구하고 림프 안에서 미세먼지를 확인할 수 있었다. ▲안 교수가 제작한 계측장비(왼쪽)와 풍선에 장착한 초기 모델. (안강호 교수 제공) 안 교수는 시시각각 변하는 미세먼지의 흐름을 파악하고 효율적인 미세먼지 저감 정책에 도움을 주기 위해 이 연구를 시작했다. 기존 측정 장비는 규모가 커서 실험실에서만 사용할 수 있었다. 밖에서 표본을 채취해 실험실에서 표본을 연구하는 방식은 변화가 심한 대기환경을 파악하기 힘들다. 이뿐 아니다. 관측소 대부분이 지상에 위치해서 상공의 대기환경을 파악하기 힘든 문제가 있다. 안 교수는 문제를 해결하기 위해 계측장비를 소형화했고 고도에 따른 미세먼지 농도를 측정하기 위해서 장치를 풍선에 매달았다. 풍선 모델은 풍선을 잡아주고 데이터를 받아주는 사람 등 많은 인력이 필요했고 넓은 범위를 측정하기 힘든 단점이 있었다. 안 교수는 드론을 이용하여 단점을 극복했다. 드론은 미세먼지의 농도와 풍속, 풍향 정보를 수집할 수 있기 때문에 단위 시간당 미세먼지의 양을 확인할 수 있다. ▲항만 지역의 미세먼지를 측정하는 드론. (안강호 교수 제공) 안 교수는 평택 공업단지, 고속도로변, 항만 지역과 농촌지역에 드론을 띄울 계획이다. 공업단지와 자동차에서 발생하는 먼지뿐만 아니라 배와 축산업에서 발생하는 먼지도 무시할 수 없기 때문이다. 안 교수는 드론 추락 위험 우려에 “새로운 기술에 대해 어떤 이는 두려움을 가지고 어떤 이는 환상을 가지고 있다"며 "객관적인 시선으로 새로운 기술을 바라볼 필요가 있다”고 드론을 통한 미세먼지 측정의 필요성을 역설했다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-12 02

[학술][이달의 연구자] 김래영 교수, 전력 마이크로그리드와 직류 전력망으로 에너지 효율 높이다

책과 아날로그 시계 못지 않게 태블릿PC와 스마트워치를 자주 볼 수 있다. 주변 사물들이 전자기기로 변하면서 전원과 에너지에 대한 연구도 활발하다. 김래영 서울캠퍼스 전기·생체공학부 교수는 에너지를 더 효율적으로 생산, 저장, 전송하는 방법을 찾고 있다. 수소차와 스마트폰이 각각 수소 전지와 리튬 이온 전지를 사용하는 것처럼 모든 전자기기는 각자 알맞은 형태의 전원 장치가 필요하다. 김래영 교수가 연구하는 전력전자학은 주파수와 전압·전류의 크기를 조절해 전기 에너지의 효율적인 변환과 제어를 다룬다. ▲ 김래영 서울캠퍼스 전기·생체공학부 교수가 최근 연구 중인 마이크로그리드와 직류 전력망 시스템을 설명하고 있다. 김 교수가 최근 연구하는 분야는 마이크로그리드와 직류 전력망 시스템이다. 마이크로그리드는 여러 개의 분산형 전원을 이용해 개인적이고 국소적인 전력 공급 및 저장 시스템을 갖춘 형태를 말한다. 기존 전력 시스템은 원자력과 화력 발전소와 같은 대규모 발전소에서 생산된 전기를 소비자에게 전달한다. 이 과정에서 많은 송·배전망을 거치기 때문에 전력 손실을 초래한다. 김 교수는 레고-블록형 스마트 전력전자 플랫폼을 통해 마이크로그리드 구축하고 있다. 기존은 시스템 규모에 맞게 전력 플랫폼을 개발해야 했다. 레고-블록형 플랫폼은 전력망 규모에 맞게 마이크로그리드를 병렬 연결할 수 있어 다양한 크기의 발전소를 제작할 수 있다. 전기 수요가 높은 부근에 발전소를 구축한다면 전송에 따른 손실도 줄일 뿐 아니라 부지 제약도 줄 일 수 있다. ▲레고-블록형 전력전자 플랫폼을 병렬 연결함으로써 마이크로그리드를 구축할 수 있다. (김래영 교수 제공) 김 교수가 연구 중인 직류 전력망은 높은 효율을 자랑한다. 오늘날 대부분의 전력망은 교류 에너지로 구성돼 있다. 에디슨의 직류보다 테슬라의 교류 전력이 전송 효율이 좋았기 때문이다. 하지만 전자기기는 대부분 전원이 직류다. 직류 전력망에선 교류를 직류로 변환하는 과정이 없어 전력 손실이 적다. 김 교수는 "지금은 반도체 기술을 통해 교류를 직류처럼 바꿀 수 있다”고 전했다. 김 교수가 연구하는 전력전자 기술은 전기자 충전소에서부터 무선전력전송까지 다양한 세상을 그릴 수 있다.김 교수는 “전력전자 기술뿐만 아니라 공학을 통해 사람들에게 더욱 편리하고 새롭고 멋진 경험을 선사하는 것”이 궁극적인 목표라고 밝혔다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-11 21

[학술][우수 R&D] 황승준 교수, IC-PBL로 중소기업 경영 컨설팅 선도인력 양성하다

지난 1997년 아시아 금융 위기는 한국의 많은 기업을 무너뜨렸다. 당시 국내 기업들은 인수합병(M&A)을 외국계 컨설턴트 회사에 자문했다. 20년이 넘게 흘렸다. 지금은 세계가 한국에 고속성장을 이룬 방법을 묻는다. 황승준 ERICA캠퍼스 경영학부 교수는 한양대학교 지식서비스 연구소장을 맡으며 한국 성공 사례들을 체계화해서 다른 나라에 컨설팅을 제공하고자 한다. 한국연구재단은 지난 10월 한양대 지식서비스 연구소를 ‘2019년 인문사회연구소 지원사업’에 선정했다. 지식서비스 연구소는 중소기업 경쟁력 향상과 균형적인 국가 경제발전을 목표로 지난 2009년 개소했다. 연구소는 한양대 컨설팅 전문인력 양성과 연구개발(R&D) 체계 구축에 힘쓰고 있다. 산업 연계 문제 기반 프로젝트 수업(IC-PBL:Industry-Coupled Project(Problem)-Based Learning)을 개발 및 운영하며 대한무역투자진흥공사와 해외 인턴십을 진행하고, 21건의 경영 컨설팅 방법론을 개발하는 등 활발히 활동 중이다. ▲황승준 ERICA캠퍼스 경영학부 교수가 경영 컨설팅 인력 양성의 필요성에 관해 설명하고 있다. 황 교수가 진행한 ‘4차산업혁명 시대 중소기업 컨설팅 인력 양성을 위한 IC-PBL 교육 방법 연구’는 우수한 경영 컨설팅 인력을 양성해 중소기업이 급변하는 산업환경 변화에 대응하도록 돕는 것이 목표다. 황 교수는 “데이터에서 새로운 가치를 찾아내고 수익 구조를 만드는 기업이 승리한다”며 “하지만 중소기업은 급격한 환경 변화에 대응하기에는 기술이 부족하다"고 말했다. ▲ 산업 연계 문제 기반 프로젝트 수업(IC-PBL:Industry-Coupled Project(Problem)-Based Learning) 의 MECA 모델. 한양대 지식서비스 연구소는 기존 C(문제 해결형)방식에서 M(현장 통합형)방식으로 변화를 꾀하고 있다. (한양대학교 ERICA캠퍼스 IC-PBL 센터 제공) 지식서비스 연구소는 인재를 양성하기 위해 기존의 IC-PBL 중 현장 중심적인 성격에 경험 지향적인 성격을 접목했다. 동시에 교육방식 체질도 개선했다. 지식서비스 연구소 IC-PBL의 핵심 목표는 ▲오래된 외국 사례를 새로운 국내 사례로 대체 ▲이론 위주의 교육에서 현장 중심의 교육으로 변화 ▲ 대기업 중심에서 중견·중소기업 중심으로 이동하는 것이다. 황 교수는 “지식서비스 연구소가 컨설팅 인력을 양성하는 기관에서 중소기업 컨설팅 플랫폼으로 진화하는 것이 최종 목표”라고 밝혔다. ERICA캠퍼스 학부 3, 4학년과 대학원생은 다음 학기부터 컨설팅 양성 수업을 들을 수 있다. 학생들은 플립-러닝(Flip-Learning, 온라인을 통해 선행학습을 한 뒤 교실에서는 토론식 강의를 진행하는 수업)을 통해 대상 기업과 산업 기초 지식을 습득한다. 수강생들은 상황인식부터 문제 정의, 문제분석, 해결책 제시와 적용까지 총 5단계의 과정을 거치며 기업에 직접 경영 컨설팅을 제공한다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-11 04

[학술][우수 R&D] 제철웅 교수, 의사결정 능력 장애인이 살기 좋은 세상을 만들다

후견인(後見人)제도는 의사결정 능력이 부족한 성년이나 미성년자에게 법률 지원을 하는 제도다. 국가는 의사결정, 사무처리 능력이 부족한 이들을 보호하기 위해 후견인제도를 마련한다. 하지만 국가의 ‘보호’가 의사결정 능력 장애인의 자유를 구속하는 것은 아닌지 다시 한번 생각해볼 필요가 있다. 오히려 그들과의 소통을 방해하는 장애물일 수도 있기 때문이다. 제철웅 법학전문대학원 교수는 “살기 좋은 세상이란 약자들이 살기 좋은 세상"이라며 "약자가 목소리를 내고 사회가 경청할 때 진정한 민주주의가 실현된다”고 정의했다. 제 교수의 ‘의사결정 능력 장애인의 사회통합’ 연구는 지난 2012년 보건복지부의 요청으로 시작했다. 지난 2013년 한국사회과학연구(SSK) 지원사업으로 연구과제를 시작해 오는 2022년까지 수행할 예정이다. 제 교수는 “사회통합을 실현하기 위해서는 제도가 중요하다"며 "현재 제도들은 후견인이 중요 사항을 결정하는 방식이기 때문에 당사자를 소외시킬 수 있다”고 말했다. 현 제도는 사람들에게 의사결정 능력 장애인이 아무것도 할 수 없다는 편견을 심어준다는 것이다. 제 교수는 이러한 문제점을 해결하기 위해 후견인이 장애인의 의사결정을 대신하는 것이 아닌 돕는 제도를 만들려고 한다. 제도뿐 아니라 실생활에서 활용할 수 있도록 매뉴얼을 만드는 것도 이번 연구의 목표다. ▲제철웅 법학전문대학원 교수가 ‘의사결정 능력 장애인의 사회통합’ 연구에 대해 설명하고 있다. 의사결정은 크게 기본권 실현을 위한 의사결정과 사무처리를 위한 의사결정 두 가지로 나눌 수 있다. 의사결정 능력 장애자가 부동산 매매와 같은 복잡한 문서나 계약 조항이 포함된 업무를 하기는 힘들기 때문에 사무처리 의사결정에 한해서는 후견인이 의사를 대신해주어야 한다. 이와 달리 일상생활에서 필요한 욕구는 장애자 혼자서 의사표현을 할 수 있다. 본인이 장애 시설에 들어가고 싶은지 아닌지와 같은 의사결정의 경우엔 언어적 요소가 아닌 몸짓과 표정 같은 비언어적 요소가 90퍼센트를 차지한다. ▲ 제철웅 교수(앞줄 왼쪽에서 세 번째)가 지난 2017년 3월 후견제도와 장애인-고령자의 권익 옹호 포럼에 참가했다. (제철웅 교수 제공) 현재 약 40만 명의 발달 정신장애인과 치매노인이 요양 시설과 정신병원에서 생활하며 지역사회로부터 격리돼있다. 이들이 자신의 삶을 누리기 힘들고 자기 의견과 요구사항을 제기할 수 없다는 게 가장 큰 문제다. 선진국의 경우 발달장애인과 치매 노인 당사자가 중심이 된 단체가 많다. 단체들은 필요한 제도와 개선해야 할 점을 치매나 장애 관련 정책에 반영하길 요청한다. 반면에 한국은 당사자들을 빼놓고 후견인과 대리인들에게 의견을 묻는다. 의사가 아픈 곳을 환자에게 묻는 것이 아니라 보호자에게 묻는 식이다. 제 교수는 "궁극적으로는 연구를 통해 발달장애인, 치매 노인, 정신장애인의 커뮤니티를 만들고 단체를 통해 본인 의견을 직접 말 할 수 있게 해 이런 문제들을 해결하고 싶다”고 밝혔다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-10 14

[학술][우수 R&D] 김재균 교수, 마이크로LED를 활용한 미래 디스플레이 연구 박차

현존하는 기술보다 더 우수한 기술을 만드는 건 공학인의 숙명이다. 삼성전자 미래기술육성센터는 지난 7월 △혁신적인 반도체 소재 및 소자·공정 기술 △차세대 디스플레이 △컨슈머 로봇 △진단 및 헬스케어 솔루션 등 4개 분야에서 총 15개 연구 지원 과제를 선정했다. 차세대 디스플레이 영역에는 김재균 ERICA캠퍼스 나노광전자학과 교수의 ‘프로그래머블 초고정확도 비접촉 5000ppi 마이크로 발광다이오드(LED) 디스플레이’ 연구 등 5개 과제가 선정됐다. ▲김재균 ERICA캠퍼스 나노광전자학과 교수가 마이크로 발광다이오드(LED)가 유기발광다이오드(OLED)보다 우수한 점을 설명하고 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 현재 디스플레이 시장에서 가장 우수한 기술이다. OLED는 별도의 광원이 필요 없는 자발광 소자로 개별픽셀의 제어가 가능해 높은 명암비, 초박형 구조, 기계적 유연성의 장점을 가지고 있다. 최근에는 유기물 기반으로 만들어진 OLED의 내구성과 안정성에 대한 단점을 극복하기 위해 많은 과학자와 기업들이 노력 중이다. 특히 OLED를 뛰어넘는 소자로 마이크로발광다이오드(LED)가 주목 받고 있다. 마이크로 LED가 OLED보다 우수한 이유는 △디스플레이 전력 소비 △밝기 △화면 크기 △내구성 4가지다. △ 디스플레이 전력 소비 이제 스마트폰은 일상생활에서 빼놓을 수 없다. 그만큼 스마트폰 배터리의 수명은 우리에게 중요 관심사다. 휴대폰 디스플레이 전력 소비량은 배터리 소비량 중 절반 이상을 차지한다. 배터리의 용량을 늘리는 것도 중요하지만 디스플레이 전력 소비량 자체를 줄인다면 휴대폰을 보다 오래 사용할 수 있다. 김 교수는 “유기물은 전기에너지를 빛으로 바꿀 때 무기물보다 효율이 떨어진다”며 “유기물인 OLED 대신에 무기물인 마이크로 LED 디스플레이를 사용한다면 모바일 기기의 작동 시간을 늘릴 수 있다”고 말했다.. △ 밝기 마이크로 LED는 기존 OLED보다 동일 전력 기준 1000배 밝다. 모바일 기기 사용 시간을 늘리면서 뛰어난 밝기를 자랑한다. 김 교수는 "미래 모바일 시장의 판도가 스마트폰에서 '증강현실(AR) 글라스'로 바뀔 것"이라고 전망했다. AR 글라스는 안경 렌즈에 0.5인치 이하의 크기를 가진 마이크로 디스플레이를 부착해 사용한다. 손톱만큼 작은 디스플레이를 통해 렌즈에 빛을 쏜다. 야외에서 활동할 경우 실내에서 사용할 때보다 더 강한 빛이 필요하다. 태양으로 인해 주변이 밝기 때문이다. 김 교수는 "마이크로 LED 디스플레이를 AR 글라스 제작에 활용한다면 야외에서 활동해도 사용에 문제 없다"고 전했다. ▲ 마이크로 LED로 제작한 서울 신사동 가로수길 애플 매장 내부 대형 스크린(김재균 교수 제공) △ 화면 크기 마이크로 LED 디스플레이는 대형 고화질 스크린 제작에 유용하다. 마이크로 LED는 화면 크기에 제한이 없다. 유리판에 화소(픽셀ㆍPixel)를 증착하는 OLED와 달리 레고 쌓듯 모듈을 붙이는 방식이기 때문이다. 테두리(베젤)이라는 개념이 없기 때문에 화면을 제한 없이 크게 만들 수 있다. 서울 강남구 코엑스아티움 SM타운 대형 전광판과 서울 신사동 가로수길 애플 매장 내부 대형 스크린은 마이크로 LED 디스플레이로 제작됐다. 마이크로 LED의 상용화가 이루어진다면 일반 가정 거실 벽면 전체를 TV화면으로 만드는 기술도 가능하다. △ 내구성 OLED는 유기물이기 때문에 외부의 환경 조건에 영향을 많이 받는다. 반면에 마이크로 LED는 무기물이기 때문에 안정적이다. OLED소자는 빛을 내는 시간에 비례해서 점점 밝기가 떨어진다. 밝기 효율이 떨어질 때마다 보상회로를 통해서 저하된 밝기를 보정한다. 이 과정에서 높은 전류를 필요로 하게 되고, 밝기 저하가 빨라지는 악순환에 빠지게 된다. 결국 우리가 흔히 아는 번인(Burn-in) 현상으로 이어진다. 유기물은 외부습기와 산소에 취약해 디스플레이로 사용하기 위해서는 습기와 산소로부터 보호하는 기술도 필요하다. ▲김 교수가 고안한 프로그래머블 초고정확도 비접촉전사 공정(김재균 교수 제공) 마이크로 LED 디스플레이가 상용화되지 못한 이유는 높은 가격과 공정의 복잡성 때문이다. 마이크로 LED를 제작하기 위해서는 물리적으로 화소를 전사하는 공정이 필요하다. 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 드는 과정이다. 디스플레이를 이루는 화소는 빛의 적·녹·청(RGB)의 삼원색이 하나로 묶여 구성된다. 마이크로 LED 디스플레이는 삼원색을 따로 만든 뒤에 결합 혹은 전사한다. 김 교수는 "전사과정 속 문제를 해결하지 않으면 마이크로 LED의 상용화는 매우 어렵거나 일부의 제품에만 적용이 가능하다"고 말했다. 김 교수는 문제를 극복하기 위해 나노와이어 형태 마이크로 LED를 제작한 후에 프로그래머블 비접촉 전사 방법을 이용해 화소를 구성하는 공정을 고안했다. 나노와이어 형태의 마이크로 LED 소자를 기판에 미리 제작하고 용매에 분산시켜 개별 화소를 준비한다. 용매에 분산된 마이크로LED 소자는 교류전기 신호에 의해 백플레인(배후 기판) 위 정확한 위치에 배치된다. 직접 옮기는 과정이 아니기 때문에 생산성이 높고 빠른 시간 안에 전사 공정을 완료할 수 있다. 김 교수는 "전사 정확도를 높혀줄 삼원색 형성기술을 보유하고 있어 마이크로 LED 디스플레이 상용화 도전할 수 있다"고 밝혔다. 김 교수는 "‘반드시 되게 한다’는 신념으로 3년 안에 기술을 완성하는 것이 목표"라고 말했다. 덧붙여 “궁극적으로 확신과 자신감을 갖고 팀원들과 재밌게 연구를 진행하고 싶다”라고 밝혔다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-09 23

[학술][이달의 연구자] 김영득 교수, 흡착식 담수 기술로 한국 담수화 연구 이끌다 (2)

삼면이 바다인 한국은 해수를 활용한 기술 개발이 중요하다. 특히 해수를 담수(민물)로 바꾸는 담수화 기술은 식수와 순도 높은 정제수를 얻을 수 있다. 싱가포르, 호주와 사우디아라비아 등에서는 이미 담수화 연구가 활발히 진행 중이다. 한국은 아직 더딘 상황이다. 김영득 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수가 선보인 흡착식 담수 기술은 한국의 담수화 연구에 희망의 불씨가 되고 있다. ▲김영득 ERICA캠퍼스 기계공학과 교수가 연구 중인 흡착식 담수 기술과 기존의 담수화 방법에 대해 설명 중이다. 흡착식 담수기술은 해수를 증발 시킨 뒤 수증기를 냉각시켜 담수를 만드는 열적 담수화 기술이다. 적은 열에너지로 깨끗한 물과 냉방에 사용할 수 있는 냉수를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 높은 담수화 효율을 자랑하며 담수화 공정에서 쓰이는 방습제가 비교적 저렴해 경제적이기까지 하다. 김 교수는 이번 연구를 통해 친환경적인 적정기술 실현을 목표하고 있다. ▲흡착식 담수기술의 공정 과정을 보여주는 사진. (김영득 교수 제공) 흡착식 담수 기술은 김이 눅눅해지는 것을 방지하기 위한 소형제습제(실리카겔)를 떠올리면 이해하기 쉽다. 우선 해수에 섭씨 12도에서 28도의 열을 가해 만든 수증기를 관을 통해 실리카겔 판으로 보낸다. 실리카겔의 친수성으로 인해 상대적으로 낮은 온도로도 해수를 증발시킬 수 있다. 이 과정에서 냉수를 얻을 수 있다. 실리카겔 판은 흡착판과 탈착판으로 짝을 이룬다. 탈착 과정에서 정제된 담수가 생성된다. 흡착판에서는 수증기를 흡수하고 탈착판에서는 흡수한 수증기를 탈착해 물을 만든다. 김 교수는 “흡착식 담수화가 기술 시장에서 확대 된다면 열교환기와 흡착제 기술 개발 등 다양한 분야가 활성화될 것”이라고 전했다. 아울러 “고순도의 물이 필요한 제약회사, 제지회사와 반도체회사 등과 협업을 구상하고 있다”고 밝혔다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-08 26

[학술][우수 R&D] 박태준 교수, 인공지능 기반 물품조립 협업로봇 기술 개발

박태준 ERICA캠퍼스 로봇공학과 교수와 한국산업기술평가관리원(KEIT)이 지난 7월 로봇산업핵심기술개발사업을 위한 협약을 맺었다. 이 사업은 설명서를 보고 스스로 가구를 조립할 수 있는 로봇 개발을 목표로 한다. 로봇들은 머신 비전 기반의 강화학습 인공지능(AI)을 통해 작업을 수행할 예정이다. 로봇은 가구를 조립하면서 겪는 시행착오를 통해 정보를 수집한다. 그 뒤 조립대상물을 인식하고, 설계도에 맞게 조립하는 능력을 갖추게 된다. 한편 박태준 교수는 ERICA 캠퍼스 인공지능협동로봇사업단 단장을 맡고 있다. ▲ 박태준 ERICA캠퍼스 로봇공학과 교수가 한국산업기술평가관리원 ‘인공지능 기반 물품조립 협업 로봇’ 공모전에서 당선된 인공지능 기반의 가구조립 로봇 프로젝트에 대해 설명하고 있다. 박 교수는 사람을 위한 가구 조립설명서를 시각적으로 이해해 사람의 조립 환경과 동일한 환경에서 물품을 조립하는 로봇을 개발하는 프로젝트를 기획했다. 이 프로젝트는 한국산업기술평가관리원에서 4차 산업 혁명에 대비해 진행한 ‘인공지능 기반 물품조립 협업 로봇’ 공모전에 채택됐다. 박 교수는 "4차 산업 혁명의 본질은 현실 세계인 하드웨어와 가상세계인 소프트웨어의 융합"이라며 "자율주행 자동차처럼 하드웨어와 소프트웨어가 결합하여 부가가치를 생산하는 로봇을 제작하는 것이 목표"라고 밝혔다. ▲ 박태준 로봇공학과 교수가 가구조립 로봇의 팔 부분을 제작하고 있다. (ERICA캠퍼스 산학협력단 제공) 프로젝트를 위해 지난 4월부터 선행연구를 진행했고 내년 말 완성품 제작을 목표하고 있다. 가구조립 로봇 한 대가 사람처럼 물품 조립설명서를 보고 완성품을 만든다. 카메라가 눈 역할을 하면서 팔이 작동한다. 기존 컨베이어 벨트 공정은 로봇 여러 대가 부속을 만들어 합쳤다. 가구조립 로봇에 내장된 인공지능 기술은 사람의 뇌 역할을 한다. 박 교수는 "인공지능 기반의 물품조립 기술을 확보해 산업적으로는 제조산업의 경쟁력 향상을, 사회적으로는 인간의 로봇 사용 증대를 목표로 하고 있다"고 전했다. 이세돌 9단과 구글 알파고의 대국이 끝난지 3년이 지났다. 그 후로 전 세계는 인공지능에 주목하기 시작했다. 당시 알파고의 소프트웨어는 놀라운 성과를 보였지만 실제 바둑돌은 사람이 두어야 한다는 한계가 있었다. 가구조립 로봇은 소프트웨어와 하드웨어의 융합이라는 측면에서 의의가 있다. 알파고처럼 인공지능이 탑재돼 있으며 사람처럼 움직일 수 있기 때문이다. 로봇 기술의 발달로 실생활에서 독거노인 가구나 1인 가구를 포함해 가구조립에 어려움을 겪는 사람들에게 편리함을 선사할 것으로 기대된다. 글/ 윤석현 기자 aladin@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr