컴퓨터에 의해 인간의 지능을 실현하려는 AI(인공지능) 연구는 1956년 다트머스 회의(Dartmouth Conference)에서 시작됐다고 한다. 그 후, 인간의 지능 중 중요한 부분을 차지하는 시각 기능을 컴퓨터로 실현하기 위한 연구 분야가 ‘컴퓨터 비전(CV)’으로 불리며 AI 연구 분야에서 파생된 것이 1980년경이다. CV 분야의 세계 최고봉 회의의 하나인 CVPR이 1983년에 시작되어 당초 100건 정도였던 발표 논문 수는 그 후 약 20년 동안에 5배인 500건 정도로 늘었으며, 더욱이 그 후 10년 동안에는 심층학습 등 AI 연구의 진화에 따른 연구자 대량 증가에 의해 4배인 2,000건을 넘을 정도까지 증가했다. 아직 증가세는 멈추지 않고 있다. CV는 카메라의 각 화소에 수광되는 빛 세기의 2차원 배열에 지나지 않는 디지털 화상으로부터 피사체의 크기․형태․색깔․재질 등의 물리량 계측이나, 이름․의미․감정․의도 등과 같은 피사체의 의미나 상태의 이해․인식을 컴퓨터에 의해 실현하는 것이 목적인 기술 분야이다. 예를 들어 피사체의 길이(형상)를 계측하기 위해서는 그것을 화상의 화소수로 구하고, 그것이 실제 공간에서는 몇 미터에 해당하는지를 카메
4차 산업혁명과 스마트 팩토리 최근 몇 년간 4차 산업혁명이 화두가 되고 있다. 18세기에 일어난 1차 산업혁명은 기계에 의한 동력의 혁명, 19세기 말 ~ 20세기 초에 일어난 2차 산업혁명은 전기에 의한 자동화의 혁명, 20세기 후반에 일어난 3차 산업혁명은 컴퓨터에 의한 디지털 혁명이었다. 앞서 1, 2, 3차 산업혁명은 시간이 지난 이후에 산업혁명이라는 이름을 얻게 되었다. 이와는 다르게 4차 산업혁명은 현재 진행 중인 상태에 있으면서도 산업혁명이라는 이름을 얻은 초유의 산업혁명이라 할 수 있다. 4차 산업혁명은 정보통신기술(Information Communication Technology, ICT)에 의한 초연결(Hyper Connectivity) 혁명이라고 일컬어지고 있다. 이러한 4차 산업혁명이 주목을 받기 시작한 계기는 2011년에 독일이 주도한 Industrie 4.0 정책이라고 할 수 있다. 이는 독일의 앞선 제조업 기술과 새로운 IT 기술을 결합하여 제조업의 발전을 도모하자는 것이었다. 4차 산업혁명은 ①사물인터넷(Internet of Things, IoT), ②빅데이터(Big Data), ③인공지능(Artificial Intelligen
UNIST 조재필 특훈교수팀, ‘Nature Energy’ 리뷰 논문 게재 실리콘 입자의 크기 조절로 부피팽창 및 수명 저하 문제 해결 국내 연구팀이 상용화된 전지에 적용 가능한 실리콘 음극재를 평가할 수 있는 분석 프로토콜을 제시했다. UNIST 에너지화학공학과 조재필 특훈교수팀은 ‘Nature Energy’에 리뷰 논문을 싣고, 이차전지 소재로 가장 주목받는 실리콘 음극 물질들이 상용화 전지에 사용되기 위해 확보해야 할 특성 및 문제점을 심도있게 분석했다. 실리콘 음극재는 충·방전 시 흑연 대비 5배 이상의 부피 팽창과 수축으로 인해 부서짐 현상이 발생한다. 이로 인해 전해액과의 분해 반응이 가속화되고 표면 막이 두껍게 형성돼 리튬이온의 이동을 저해함으로써 수명 저하를 일으킨다. 전기자동차의 배터리 음극에서 사용중인 실리콘 소재는 마이크론(100만분의 1)크기의 입자인 SiOx 계통으로 5% 미만 함유돼 있지만, 사용되는 소재의 초기효율이 80%대에 전도도까지 낮아 고속 충전에 문제가 있다. 연구팀은 개발 중인 실리콘 소재들은 초기 효율이 86%이하로 94%인 흑연에 비해 낮아 양극의 사용 효율을 감소시킨다는 문제점을 지적했다. 실리콘 소재는 입자가 커질
권순용·이종훈 교수팀, 4인치 대면적 소자 합성 기술 활용 2차원 물질 기반 고성능 p형 반도체 소자 제작 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다. 24일 UNIST에 따르면 반도체 소재·부품 대학원 및 신소재공학과 권순용 교수팀과 이종훈 교수팀은 몰리브덴 텔루륨화 화합물반도체를 이용한 고성능 p형 반도체 소자를 제작하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 기술이 차세대 상보형 금속산화 반도체(CMOS) 산업에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 차세대 반도체로 주목받고 있는 2차원 물질은 두께가 매우 얇아 공정 시 구조가 쉽게 파괴된다. 특히 일반적인 3차원 금속전극을 형성할 때 계면에서 다양한 결함이 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있지만 대부분 n형 반도체에 집중돼왔다. 연구팀은 반대로 p형 반도체 중 몰리브덴 텔루륨화 화합물반도체를 활용했다. 화학적 반응으로 박막을 만드는 화학기상증착법을 통해 4인치의 큰 면적에서 소자를 합성하는 기술을 고안했다. 연구팀은 이 기술을 기반으로 2차원 반금속에 3차원 금속을 증착했을 때 일함수가 조절되는 점을 이용해 고성능 p형 트랜지스터를 제작했다. 제1저자 장소라 석·박통합과
미국의 컨설팅 기업 ADL은 4차 산업혁명 속 새로운 물리적 이송 기술로 무인 항공기(UAV)를 꼽았다. UAV는 현대 사회에 군사, 통신, 인프라, 농업 등 다양한 분야에서 기술적 발전을 통해 활발하게 사용되고 있다. UAV에서 렌즈는 데이터 수집 및 분석의 핵심 역할을 한다. 고성능 UAV에 걸맞은 렌즈 시스템 설계는 무엇보다 중요하다. 이를 위한 정밀한 광학 시스템 설계는 필수다. UAV의 광학 시스템 설계 기술의 발전과 함께 머신비전은 더욱 새로운 분야에 활용되고 있다. 하지만 새로운 분야에 머신비전 기술을 접목하기 위해선 전통적인 머신비전 기술보다 더욱 고도화된 요구 사항을 요구한다. 새로운 영역에서 애플리케이션으로 작업할 때 이미징 시스템이 압력, 온도, 충격 및 진동 측면에서 다양한 환경 조건에 적응해야 하기 때문이다. 기존의 전통적인 머신비전 응용 프로그램으로는 해결할 수 없었던 문제를 해결하는 UAV 이미징 애플리케이션은 급속히 증가하고 있다. 드론 기술의 발전으로 인해 이미징 기술도 일관된 영상 성능을 제공하기 위해 발전해야 할 필요성이 커지고 있기 때문이다. UAV가 비행하는 높은 고도의 환경에서는 렌즈의 성능이 무엇보다 중요하다. 이번
일반카메라에 비해 홀로그래픽 카메라는 물체의 3D 정보를 획득하는 능력 덕분에 현실감 있는 영상을 제공한다. 하지만 기존 홀로그래픽 카메라 기술은 광파(光波)의 간섭 현상을 이용해 빛의 파장·굴절률 등을 측정하는 장치인 간섭계를 사용해 복잡하고 주변 환경에 민감한 단점이 있다. KAIST는 물리학과 박용근 교수 연구팀이 3차원 홀로그래피 이미징 센서 기술의 새로운 도약을 이뤘다고 23일 발표했다. 연구팀은 복잡한 간섭계를 사용하지 않는 혁신적인 홀로그래피 카메라 기술을 발표했다. 이 기술은 마스크를 이용해 빛의 위상 정보를 정밀하게 측정하며, 이에 따라 물체의 3D 정보를 더욱 정확하게 재구성할 수 있다. 연구팀은 제시한 혁신적인 방법은 수학적으로 특정 조건을 만족하는 마스크를 일반 카메라에 추가하고, 이를 통해 측정한 레이저 산란광을 컴퓨터 상에서 분석하는 방식이다. 복잡한 간섭계가 필요하지 않고, 더욱 단순화된 광학 시스템을 통해 빛의 위상 정보를 효과적으로 획득한다. 이 기술에서는 물체 뒤 위치한 두 렌즈 사이의 특별한 마스크가 중요한 역할을 한다. 이 마스크는 빛의 특정 부분을 선별적으로 필터링하며, 렌즈를 통과하는 빛의 강도는 일반적인 상업용 카메라
한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 조은애 교수·포항공대(POSTECH) 화학공학과 한정우 교수 공동 연구팀은 수소차 연료 전지에 사용되는 촉매인 백금을 대체할 비귀금속 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다. 수소차에 사용되는 '양이온 교환막 연료전지(PEMFC)'는 전기화학 반응 속도를 높이기 위해 전극에 많은 양의 백금 촉매를 사용한다. 연구팀은 백금을 대체할 수 있는 공기극용 '단일 원자 철·질소·탄소·인 소재'를 개발하고, 활성 메커니즘을 규명했다. 이 소재는 탄소에 미량의 철 원소가 원자 단위로 분산돼 있고, 그 주변을 질소와 인이 결합하는 구조라고 연구팀은 설명했다. 이 소재를 촉매로 이용하면 현재 상용 제품에 적용되고 있는 PEMFC뿐만 아니라 차세대 연료전지인 '음이온 교환막 연료전지(AEMFC)'에도 적용할 수 있다. 귀금속인 백금보다 1000분의 1 이상 저렴해 가격 경쟁력을 확보할 수 있다고 연구팀은 덧붙였다. 조은애 교수는 "연료전지는 복잡한 반응 장치라서 새로운 촉매가 개발되더라도 실제 연료전지에 적용하기는 어려운 경우가 많은데 이번에 개발한 촉매는 양이온 교환막 연료전지와 음이온 교환막 연료전지에 적용해 모두 성능을 높이는 데 성공했다
전극 미세조직 최적화를 통해 고온 연료전지/수전해 장치의 수명 향상 새 지평 초음파분무 습식침투 공정 적용 대면적 고체산화물 전지 상용화 기술 적용 가능 국내 연구진이 필요에 따라 수소로부터 전기를, 전력으로부터 수소를 생산하는 가역 고체산화물 전지의 성능과 내구성을 획기적으로 높이는 새로운 개념의 전극촉매를 개발했다. 가역 고체산화물 전지(Reversible-Solid Oxide Cell, r-SOC)는 산소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물(산화지르코늄(ZrO₂)이나 세리아(CeO₂) 등)를 전해질로 사용하는 세라믹 전지다. 전기를 생산하는 연료전지 모드와 수소를 생산하는 수전해 모드의 양방향 운전이 가능한 것이 특징이다. 연료전지는 수소를 공기 중 산소와 결합해 전기와 물을 만드는 장치이며, 수전해 전지는 물을 전기 분해해 수소와 산소를 생산한다. 이 기능을 동시에 수행하는 가역 고체산화물 전지는 재생에너지와 연계해 불규칙한 출력의 에너지는 수소로 저장하고, 전력 수요가 급증할 때에는 수소로 전력을 제공할 수 있는 기술로 미래 에너지 전환에 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 이처럼 가역 고체산화물 전지는 에너지의 생산과 저장을 동시에 하는 탁월한 기술
스마트 전자 기기 및 웨어러블 시장의 급속한 발전에 따라, 단순한 에너지저장 기능을 가진 이차전지를 넘어서 색깔이 변하는 스마트 이차전지 시스템이 주목받고 있다. 하지만 기존 전기변색소자는 낮은 전기전도도로 인해 전자와 이온의 이동효율 및 에너지 저장 용량이 낮고 플랙서블/웨어러블 에너지 기술에 적용하기 어려운 한계가 있었다. KAIST는 신소재공학과 김일두 교수와 명지대학교 신소재공학과 윤태광 교수로 구성된 공동 연구팀이 전자와 이온의 이동효율을 높여주는 '파이(π) 결합 간격재(Spacer)'가 내장된 전기변색 고분자 양극재 개발을 통해, 충전·방전 과정을 시각화하는 스마트 전기변색-아연 이온 전지를 개발했다고 21일 밝혔다. 전기변색 기능이 접목된 전지는 충전과 방전 상태를 색 변화로 시각화하고, 태양광 흡수량을 조절해 실내 냉방 에너지 소비량을 절감하는 디스플레이 소자로 활용할 수 있는 획기적인 스마트 전지다. 공동연구팀은 장시간 공기 노출 및 기계적 변형에도 전기변색 성능과 우수한 전기화학 특성이 유지되는 유연 전기변색-스마트 아연 이온전지 구현에 성공했다. 공동 연구팀은 전자와 이온의 이동효율을 극대화하기 위해 파이 결합 간격재가 내장된 고분자 양
냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX.XC 시리즈’ 반도체 생산에서 초정밀 이미지를 획득하기 위해 증가하는 온도의 환경에서 카메라 냉각은 반드시 필요로 한다. 이에 따라 바우머는 스마트하고 공간 효율적인 솔루션을 제공한다. 바로 냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX-XC 시리즈’이다. 이 제품은 콤팩트한 디자인은 물론 온도를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 유리를 용해하고 실리콘 웨이퍼 제작에 공통점이 있을까? 적어도 두 애플리캐이션에 산업용 카메라를 사용하기 위해서는 작업에서 카메라 냉각이 반드시 이뤄져야 한다는 것이다. 용해로에 가까이 카메라가 있을 때, 온도에 민감한 부품들은 반드시 열로부터 보호되어야 한다. 반면에 웨이퍼 본딩에서 열 안정성은 고정밀 이미지를 획득하기 위한 전제조건이다. 일반적으로 고온의 환경에서, 카메라의 하우징은 카메라 온도를 일정하게 유지시켜주기 위해 외부 냉각 구성요소로 둘러싸여 있다. 이런 과정은 시간이 많이 소모되며, 카메라에 치수가 추가되는 상황도 발생한다. 이런 단점을 해결하기 위해 바우머는 냉각 기능을 탑재한 카메라로 CX 시리즈를 확장했다. CX.XC 카메라의 특허 받은 냉각 파이프는 카메라 하우징 내부
반도체 혼화성 조절해 뭉침 현상 제어해 11.28%의 높은 전력 변환 효율 기록 큰 면적에서 높은 효율을 내는 유기 태양전지가 개발됐다. 유기 태양전지는 차세대 태양전지로 주목받고 있다. UNIST 화학과 김봉수 교수팀이 KIST 차세대 태양전지 연구센터 손해정 박사팀과 공동으로 고효율의 대면적 유기 태양전지 소재를 개발했다. 유기 태양전지는 현재 상용화된 실리콘 태양전지보다 가볍고 유연성을 가지며, 반투명하게 제작할 수 있어 차세대 전지로 주목받고 있다. 하지만 소자의 제작과정에서 발생하는 유기 소재의 뭉침 현상으로 높은 효율을 내기 어려웠다. 공동 연구팀은 n형 반도체(전하 운반자 역할을 하는 전자의 수가 양공의 수에 비해서 훨씬 많이 있는 반도체)와 p형 반도체(전하 운반자 역할을 하는 양공의 수가 전자의 수에 비해서 훨씬 많이 있는 반도체)가 섞이는 혼화성을 조절해 기존 대면적 유기 태양전지 효율 저하의 원인인 유기 소재의 뭉침 현상을 제어했다. 이에 앞서 공동 연구팀은 전자를 받아들이는 전자수용체 말단에 위치한 원자를 도입해 ‘비대칭 n형 반도체’를 개발했다. 반도체의 고분자화합물을 이루는 두 종류의 단량체를 결합시켜 새로운 ‘p형 공중합체(co-p
로봇 가격은 저렴해지고 프로그래밍은 좀 더 쉬워지고 새로운 작업에 더 능숙해짐에 따라 로봇 접근성 확대 주말에 붐비는 타이어 가게에서 자기 차례가 오기만을 기다리면서 시간을 보낸 적이 있는 이들에게 반가울 만한 소식이 있다. 타이어를 교체하기 위해서 필요한 시간을 4분의 3 단축할 수 있게 되었다. 로봇이 이 일을 배우고 있기 때문이다. 이것을 가능하게 한 회사가 디트로이트의 스타트업인 로보타이어(RoboTire)이다. 이 벤처 회사는 유명한 타이어 판매 체인인 Discount Tire가 큰 지분의 자금을 대서 설립된 회사이기는 하나, 로보타이어의 로봇은 결국에 모든 형태 및 규모의 타이어 가게와 정비소에서 사용될 것으로 예상된다. “갖가지 차량 정비 일을 로봇이 할 수 있게 되는 것을 상상해 보라”고 자동화진흥협회(Association for Advancing Automation)의 Jeff Burnstein 회장은 말했다. 자동화진흥협회는 750개 이상의 로보틱스 및 관련 기업들이 회원으로 참여하고 있는 주요한 국제 산업 협회이다. 1961년에 제너럴모터스가 세계 최초의 산업용 로봇을 도입한 이후로 자동차 생산에 로봇이 사용되어 왔다. 그런데 어셈블리 라
세계적인 자동화 기술 및 소프트웨어 공급업체 에머슨은 힐셔의 netX를 이용하여 자체 AVENTICS™ 밸브 시스템에 OPC UA 기능을 탑재함으로써 IIoT 통합 및 분석 기능을 단순화했다. 에머슨의 지능형 자동화 제품 마케팅 디렉터인 닐스 벡만은 “힐셔의 netX90 통신 컨트롤러를 사용하면 밸브 데이터에 액세스하기 위해 엔지니어가 전체 시스템이나 아키텍처를 변경할 필요가 없다. 이는 사용자에게 최대의 유연성을 부여한다”고 설명했다. 산업 환경에서의 OPC UA 에머슨은 전 세계 주요 산업 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하는 글로벌 기술 및 소프트웨어 회사이다. 아스펜테크의 지분을 대부분 보유하고 있는 에머슨은 업계 선두의 자동화 포트폴리오를 통해 하이브리드와 공정, 각 제조업체의 운영 최적화에 조력하며 직원들의 사생활 보호와 배출량의 감소 등 지속 가능한 목표를 달성하고 있다. 자체 AVENTICS™ 제품 브랜드를 보유한 에머슨은 세계 최고의 공압 부품과 시스템 제조업체 중 하나이기도 하다. 독일 니더작센주의 라첸(Laatzen)시에 위치한 에머슨 팀은 기계 및 공장 자동화 분야의 혁신적인 공압 드라이브 솔루션을 주력으로 하고 있다. AVENTICS™ 제
리튬이온배터리 음극의 성능과 안정성을 높인 고체상 불소화반응 기술이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 테프론(Teflon, PTFE)과 흑연을 반응시켜 불화탄소(Fluorinated carbon)를 안전하고 손쉽게 합성할 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 기계화학의 대표적 반응 유도 방법인 볼밀링법(ball-milling)을 통해 흑연보다 2.5배 이상 우수한 저장용량과 전기화학적 안정성을 확인했다. 불화탄소를 제작하는데 필요한 불소가스(F2) 및 불산(HF) 등의 화합물은 높은 반응성과 부식성으로 매우 위험한 화합물로, 신체를 마비시키거나 사망에 이를 수 있어 대용량 생산의 제조 설비 비용의 증가 원인이 된다. 연구팀은 안전하고 손쉬운 불소화 반응을 유도하기 위한 방법을 고안했다. 고체를 이용한 불소화 방법이다. 일상에서 흔히 사용되는 화합물 가운데 모든 원소가 불소로 이루어진 테프론은 대기 중에서 안정적이고, 먹어도 인체에 무해한 고분자화합물이다. 프라이팬의 코팅제로도 사용되는 테프론은 표면의 마찰력을 감소시키고 화학적으로 안정해서 일반적인 반응물로는 사용하지 않는다. 연구팀은 실험을 통해 테프론이 버틸 수 있는 힘보다 더 강한 에너
대부분의 외부 환경에서 적용되는 비전 어플리케이션과 마찬가지로 과수원의 환경 또한 다양한 조명 조건, 많은 그림자, 미광 등으로 인해 일반적인 이미징 시스템, 특히 멀티 스펙트럼 이미징을 활용하기 어렵다. 또한 스캔 구조가 복잡하여 짧은 거리에서 큰 타겟을 스캔할 수 있어야 한다. 일반적으로 높이가 3~4m인 나무의 경우 스캔 거리는 1.5m이다. 또 다른 해결 과제는 울퉁불퉁한 지면에서 다양한 속도로 작동하는 여러 유형의 농업용 차량에 카메라를 장착해야 하므로 모션 블러를 제거하기 위해 더 높은 프레임 속도가 필요하다는 사실이다. 솔루션 차량에 탑재된 이미징 시스템을 통해 비디오 스트림 방식으로 멀티 스펙트럼 이미지를 수집한다. 수집한 이미지에 정교한 이미지 분석과 인공 지능을 적용하여 과수원의 과일 수를 추정한다. 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 이미지를 분석 엔진에 공급하기 위한 강력하고 안정적이며 유연하고 견고한 멀티 스펙트럼 카메라가 필요하다. JAI의 Fusion 시리즈 "Flex Eye" 프리즘 기반 멀티 스펙트럼 카메라는 이러한 까다로운 요건들을 모두 지원할 수 있다. 카메라는 고성능 NVIDIA JETSON 임베디드 시스템을 통해 운영된
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