한국과학기술원(KAIST)은 화학과 윤동기 교수가 국제액정학회(ILCS)가 수여하는 ‘ILCS 중견학술상’을 받았다고 26일 밝혔다. 2008년 국제액정학회가 제정한 ILCS 중견학술상은 액정 분야에서 최초 발견이나 굵직한 연구 성과를 낸 중견 과학자를 대상으로 2년마다 단 한 명에게만 수여하는 상이다. 윤 교수는 2012년 이 학회에서 젊은 과학자에게 수여하는 ‘미치 나카타 상’을 받은 데 이어 이번에 중견학술상까지 받았는데, 둘 다 수상한 사례는 윤 교수가 처음인 것으로 알려졌다. 윤동기 교수는 평판 디스플레이 시장의 상당 부분을 차지하는 LCD(액정표시장치)의 핵심 물질인 액정물질을 연구하는 액정물질 전문 과학자다. 최근 LCD 관련 연구개발(R&D) 분야에서 플렉시블·폴더블 디스플레이 등에 사용할 수 있는 기능성 박막 필름이 요구되고 있는데, 액정분자체 기반 보상 필름이 유력한 후보군으로 떠오르고 있다. 자동차용 각종 디스플레이, 증강현실용 소프트 로보틱스, 차세대 통신 등 분야에도 액정물질 기반의 기초 연구가 중요하다. 윤 교수는 네마틱(액체와 고체의 성질을 동시에 갖는 상태) 액정 상을 비롯해 차세대 디스플레이에 응용할 수 있는 판상형 액정
한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 인공지능(AI)이 불러온 4차 산업혁명 이후를 뜻하는 포스트 AI시대 핵심 신소재를 전망하는 초청 논문을 세계적인 학술지 '어드밴스드 머티리얼스' 명예의 전당(Hall of Fame) 특집 리뷰로 게재했다고 6일 밝혔다. 인공지능은 인간의 지능을 모사해 데이터를 학습하고, 합리적인 의사결정을 내릴 수 있다. 단순 반복적인 작업을 대체하는데 머물렀던 과거 인공지능 기술들과 달리 더 어렵고 복잡한 작업을 효율적으로 하기 때문에 의료, 자율 주행 자동차, 로보틱스 분야에서 기술 혁신을 이루고 있다. 최근에는 사물인터넷 기술 발전과 함께 현실 세계의 다양한 사물과 개체들이 인터넷을 통해 연결된 초연결 시대가 오고 있다. 포스트 인공지능 시대에는 인공지능이 다양한 기기들과 결합해 우리 주변의 정보를 항상 받아들이고 최적의 의사결정을 한다. 이를 현실적으로 실물세계에 구현하는 사이버세계와 현실세계가 하나로 융합되는 시대가 될 것으로 전망된다. 포스트 인공지능 시대가 다가오면서 착용형 장치를 위한 스마트 섬유, 소프트 로보틱스를 위한 인공근육, 환경친화적인 에너지 생산효율을 높일 수 있는 단일원자촉매 등 인공
[헬로티] 옛날부터 해온 것처럼 금속 등 딱딱한 소재를 사용해 로봇을 만드는 것과 최근 ‘소프트 로보틱스’로서 주목받고 있듯이 인간처럼 부드럽게 로봇을 만드는 것은 어느 쪽이 정답일까? 최근 로보틱스 분야에서는 생물과 같이 부드러운 로봇을 취급하는 ‘소프트 로보틱스’가 세계적으로 주목을 받고 있다. 예를 들면, 저출산 고령화 사회로 급격히 진행되고 있는 가운데 로봇은 의료, 간병․복지, 건강관리 등 여러 분야에 다양한 형태로 적용되고 있으며, 기존의 산업용 로봇과 달리 사람과 접촉했을 때 서로 간에 손상이 적도록 유연한 관절과 피부가 필요하다. 그림 1. SMP의 온도에 따른 강성 변화를 이용한 로봇의 개발 그러나 로봇을 부드럽게 하면 부딪혔을 때의 손상은 작지만, ‘부드러움이 강함을 이긴다’고 하는 경우뿐만이 아니라, 움직임의 정도를 높이는 것이 어려워진다. 예를 들면 부드러운 피부라면 대상물이 그 표면에서 어떤 자세를 취하고 있는지 정확하게 파악하기 어렵고, 피부에 탑재된 촉각 센서 등의 측정 정도에도 영향을 미친다. 또한, 단순히 부드럽게 하는 것만으로는 쉽게 손상될 우려도 있고
[헬로티] 소프트 로보틱스는 로보틱스의 새로운 전개로서 뿐만 아니라, 유연한 고분자 재료와 플렉시블 일렉트로닉스의 새로운 응용처로서 주목받고 있다. 부드러움에 의해 변형 능력을 얻은 로봇은 무엇이 기존의 로봇과 다른 것일까? 이 질문에 대답하기 위해서는 물리적 특성의 차이를 지적하는 것만으로는 충분하지 않다. 그래서 질적인 전환을 설명하는 사상적인 지주로서 소프트 로봇의 ‘신체성’을 생각하고 싶다. 신체성(embodiment)은 신체성 인지 과학(embodied cognitive science)을 배경으로 한 용어이다. 그 해석은 학술 분야나 연구자에 따라 다르다. 신체성의 가장 소박한 출발점은 자율 시스템의 동작에서 신체가 하는 역할에 대한 깨달음이다. 여기서는 소프트 로보틱스에 있어 신체성의 여러 가지 측면을 이하와 같이 독자적으로 분류한다. 첫 번째로, 신체는 계면(interface)을 만든다. 계면의 접촉으로 힘의 교환이 이루어진다. 미지 환경을 탐색할 때에는 신체 표면은 미지와 기지의 계면이다. 신체에 의해 자기와 타자, 개인과 환경의 관계가 일어난다. 접촉 안전성은 소프트 로봇에게 기대되는 기능의 하나이다. 소프트 로봇의 신체
[헬로티] 소프트 로보틱스의 제어로서 필자 등이 효과적이라고 생각하는 것이 자율 분산 제어이다. 왜냐하면, 뇌도 신경도 없는 단세포 생물로부터 포유류에 이르기까지 유연한 신체를 가지고 있는 생물이 자율 분산 제어를 채용하고 있기 때문이다. 자율 분산 제어란 단순한 지각․판단․동작 출력의 기능을 가지는 요소(자율개)가 여러 개 모여 상호작용하는 것으로, 대역적으로 비자명한 기능을 창발시키는 제어 방법이다. 이와 같은 특성 때문에 내고장성, 확축성, 환경적응성을 나타내며, 기존의 중앙 집권형 제어 시스템에서는 다루기 어려웠던 대자유도를 제어하는 수단으로서 주목받아 왔다. 신장, 굽힘, 뒤틀림 등 다채로운 변형 모드와 대자유도, 비선형의 동적 점탄성 특성, 이러한 소프트 로봇이 선천적으로 가지는 복잡한 특성을 있는 그대로 수용해 생물 시스템에 필적하는 인공물을 만들어내기 위해서는 생물이 채용하고 있는 자율 분산 시스템을 소프트 로봇에 실장할 필요가 있다. 이 글에서는 필자 등의 소프트 로봇에 자율 분산 제어를 도입한 사례를 소개하면서, 그 한계를 논의한다. 그리고 그 한계를 깨기 위한 어프로치도 소개한다. 소프트 로보틱스의 재미있는 점은 딱딱
[첨단 헬로티] 몇 년 전까지는 ‘소프트 로보틱스란 무엇입니까?’라고 로봇 공학 전문가도 자주 물었지만, 최근에는 일반 사람들조차 묻는 일이 적어졌다. 창간 이후 6년째를 맞이하는 소프트 로보틱스 전문지 ‘Soft Robotics’는 연간 6호를 발간하고 있으며, 2019년에 개최된 제2회째의 국제회의 ‘RoboSoft’도 참가자가 400명 이상이고 발표 건수가 180건을 넘어 대성황이었다. 이러한 전문 부회뿐만 아니라 다른 Science나 Nature 등 유명 잡지에도 많은 연구 논문이 발표되고 있으며, 발표 논문의 질, 양 모두 기세가 수그러들지 않는다. 연구 동향도 다방면에 걸쳐 있으며, 요소 기술의 기초 개발, 재료 과학이나 생물학의 학제 연구, 애플리케이션 개발을 목적으로 한 응용 연구까지 광범위하게 이루어지고 있다. 최근의 연구 동향은 소프트 로보틱스의 연구자 커뮤니티가 주최하는 홈페이지 ‘softrobotics.org’에서 참조할 수 있으므로 꼭 한번 보기 바란다. 소프트 로보틱스의 연구는 갑자기 일어난 것처럼 보이지만, 그 역사는 비교적 길다. 예를 들면 일본
[첨단 헬로티] 겔 로봇의 연구–전장 응답성 고분자 겔을 이용한 유연 기계 구성법의 연구-는 1998년 대학원 석사과정 1년째일 때, 학위 연구의 주제로 시작했다. 2003년에 Modelling, Design, and Control of Electroactive Polymer Gel Robots이라는 학위 논문을 제출해 박사(공학) 학위를 받았다. 이것이 소프트 로보틱스 분야를 표현하는 말이 존재하지 않았던 시대에 쓰여진 현재에서 말하는 소프트 로보틱스 연구, 특히 전장 응답성 고분자 겔을 이용한 소프트 로보틱스에 관한 세계 최초의 논문이라고 할 수 있을 것이다. 그 후, 연구 주제의 변천을 거쳐 현재는 고령자의 인지 기능 저하 및 인지증 예방을 주된 목적으로 하는 인지 행동 지원 기술을 연구하고 있다. 현재의 연구 주제는 아직 분야로서 확립되어 있는 것은 아니지만, 조만간 소프트 로보틱스와 같은 한 분야의 원류가 될 것이라고 생각한다. 완전히 다른 주제로 보이지만, 겔 로봇의 연구는 물질과 기계의 유연성을 다루고 있는 것에 대해, 인지 행동 지원 기술의 연구는 인지와 사고의 유연성을 다루고 있으며 그 본질은 공통되어 있다. 대학원 시절 겔이라는
KAIST 오일권 교수 연구팀이 화학적 도핑된 그래핀을 이용해 고성능의 인공근육형 작동장치를 개발했다. 이번 개발된 인공근육 작동장치는 기존 기술보다 3배 이상의 굽힘 변형을 보이고 5시간 이상 구동해도 성능을 유지할 수 있다. 최근 플렉서블, 웨어러블 소자에 대한 연구가 활발해지며 인간과 기계 사이의 햅틱(촉각 효과) 기능을 위한 능동형 유연 작동기가 핵심 부품으로 각광받고 있다. 특히 유연성이 떨어져 첨단 전자제품에 적용이 어려운 기존의 기계식 작동기를 대신해 인간의 근육을 모방한 전기에 반응하는 인공근육형 작동기가 관심을 받고 있다. 그러나 기존의 백금이나 금을 기반으로 제작한 인공근육형 작동기는 제작 기간이 일주일 가까이 소요되고 실용성이 떨어지는 한계를 갖는다. 오교수 연구팀은 문제 해결을 위해 그래핀과 화학물질, 전도성 고분자를 이용했다. 황과 질소를 그래핑에 도핑하고 전도성 고분자와 함께 섞어 부드럽고 전도성이 탁월한 유연 전극을 제작했다. 그리고 이를 바탕으로 고성능 인공근육형 작동기를 개발했다. 기존 금속 기반 작동기가 일주일 이상의 제작 기간이 소요되는데 반해 연구팀이 개발한 그래핀-전도성 고분자 전극 적층 방식의 유연 작동기는 2시간 이
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