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2024-12-28 (토)

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[신소재 신기술(143)] 카이스트, 하반신 마비 환자 보행 돕는 '아이언맨' 로봇 개발

카이스트(한국과학기술원) 연구진이 하반신 마비 환자의 보행을 돕는 '아이언맨' 로봇을 개발했다고 미국 온라인 미디어 KSL닷컴이 전했다. 개발된 로봇은 환자에게 걸어가서 신체에 스스로를 고정시켜 환자를 걷게 하고 장애물을 피하며 계단까지 오를 수 있는 가벼운 웨어러블 시스템이다. 카이스트 외골격 연구실 팀은 로봇 개발과 관련, "신체 마비 장애인의 일상생활에 완벽하게 통합될 수 있는 로봇을 만드는 것이 목표였다"고 밝혔다. 하반신 마비 환자이자 연구실 팀원이었던 김승환 씨는 시속 2마일(3.2km)의 속도로 걷고, 계단을 오르며, 옆으로 걸어 벤치에 앉을 수 있도록 돕는 로봇의 프로토타입을 직접 시연했다. 로봇이 걷는 속도는 정상인이 걷는 것과 비슷한 속도다. 김 씨는 "개발된 아이언맨 로봇은 내가 휠체어에 앉아 어디에 있든 내게 다가와서 나를 일어설 수 있도록 돕는다. 이것이 이 로봇의 가장 뚜렷한 특징 중 하나"라고 말했다. 워크온 수트 F1(WalkON Suit F1)이라는 이름이 붙여진 이 전동 외골격 로봇은 알루미늄과 티타늄으로 만들어졌다. 무게는 110파운드(약 49.89kg)이며, 걷는 동안 인간의 관절 움직임을 시뮬레이션하는 12개의 전자 모터로 구동된다. 연구팀원 박정수 씨는 개발된 로봇은 영화 '아이언맨'에서 아이디어를 얻었다고 말했다. "아이언맨을 본 후 실제로 유사한 로봇으로 신체가 부자유한 장애인을 도울 수 있다면 좋겠다고 생각했다"고 했다. 사용자가 걷는 동안 균형을 유지할 수 있도록 로봇의 발바닥과 상체에는 센서가 장착되어 있다. 이 센서들은 초당 1000개의 신호를 모니터링하고 사용자의 의도된 움직임까지 예상해 대응한다. 로봇 전면에 탑재된 렌즈는 사람의 눈 역할을 하면서, 주변 환경을 분석하고 계단의 높이를 식별하며 장애물을 감지함으로써 하반신 마비 장애인의 감각 능력 부족을 보완한다. 한편 이 로봇은 국제사이보그올림픽 '사이배슬론 2024' 외골격 부문에서 금메달을 수상했다. 이 대회에서는 다양한 신체 장애가 있는 개발자들이 8개 부문에 참가해 장애인을 보조하는 로봇을 시연했다. 김승환 씨는 "주변 사람들에게 저도 걸을 수 있었다고 말하고 싶었다. 이들과 다양한 경험을 공유하고자 했다"라고 덧붙였다.
- IT/바이오
2024-12-27 07:28:00
'AI 서울 정상회의' 장관 세션, 미국·일본 등 21개국 참석

22일 오후 서울 성북구 한국과학기술연구원(KIST)에서 열린 'AI 서울 정상회의' 장관 세션에는 21개국 장관급 인사들과 국내외 주요 기업 19곳 고위 관계자 등이 참석했다. 이종호 과학기술정보통신부 장관과 미셸 도넬란 영국 과학혁신기술부 장관은 공동의장으로 나서 '인공지능(AI) 안전성 확립 역량 강화'와 '지속 가능한 AI 발전 촉진'이라는 두 가지 주제를 심층적으로 논의했다. 이번 회의는 지난해 11월 영국 블레츨리 파크에서 열린 "AI 안정성 정상회의'에 이은 후속 회의다. 이 장관은 개회사에서 지난 6개월 동안 생성형 AI가 예상보다 훨씬 빠른 속도로 발전하며 우리 일상과 경제, 사회 전반에 새로운 혁신을 가져오고 있다고 강조했다. 또한, "AI 위험과 부작용에 대한 우려가 증가하고 있으며, 국제 사회는 관련 규범 정립을 위한 노력을 본격화하고 있다"고 지적했다. 그는 전날 정상급 합의 문서인 '서울 선언'에서 제시된 비전을 바탕으로 오늘 세션에서는 AI 안전 확보와 지속 가능한 발전을 논의하고자 한다고 밝혔다. 미셸 도넬란 장관은 "AI 발달 속도 자체가 매우 빠르기 때문에 우리도 더 신속하게 행동해야 AI 안전성을 담보할 수 있다"고 강조했다. 도넬란 장관은 "국제 사회가 AI 리스크에 대한 회복 탄력성을 갖춰야 한다"며 "지식을 모으는 속도가 사회가 그것을 알아가는 속도보다 빠르기 때문에 과학계 리더들이 앞으로 구체적인 활동 계획을 합의해 내놓기를 바란다"며 노력을 지속할 것을 촉구했다. 첫 번째 장관 세션에서는 각국의 'AI 안전 연구소' 설립 현황을 공유하고 글로벌 공조 방안을 논의했다. 특히 1차 회의 후속 조치인 'AI 안전 국제 과학 보고서'를 토대로 현재와 가까운 미래의 AI 위험 요인을 진단하고 안전성 강화 방안을 모색했다. 두 번째 세션에서는 에너지·환경·일자리 등 AI가 초래하는 부작용에 대해 회복 탄력성을 확보하기 위한 방안을 논의했다. AI 개발과 운영 확대에 따른 막대한 전력 소모에 대응할 필요성이 높아지면서, 저전력 반도체 등 우리나라의 AI 반도체 비전을 중심으로 새로운 글로벌 의제를 논의했다. 이날 장관 세션에는 정부 인사로 공동의장들을 비롯해 세스 센터 미국 국무부 핵심·신흥기술 부특사, 슈테판 슈노르 독일 연방 디지털교통부 장관, 니시다 시오지 일본 국회 총무성 차관 등 20개국 고위 인사들이 참여했다. 유엔에서는 아만딥 싱 길 사무총장 기술특사가 참석했다. 해외업계에서는 에이단 고메즈 코히어 대표이사와 앤드루 잭슨 코어42 최고책임자, 크리스티나 몽고메리 IBM 최고신뢰임원, 잭 클라크 앤트로픽 공동 설립자, 링게 텐센트 유럽 대표, 나타샤 크램튼 마이크로소프트 최고 AI 책임자, 롭 셔먼 메타 부사장 겸 최고 개인정보보호책임자, 샌디 쿤바타나간 오픈AI APAC 정책실장, 톰 루 구글 딥마인드 부사장 등이 자리에 함께 했다. 또 국내에서는 전경훈 삼성전자 사장, 유영상 SK텔레콤 대표, 배경훈 LG AI 연구원장 등이 참석했다. 학계·시민사회 인사로는 카네기 국제평화기금의 아서 넬슨 부이사관과 루먼 차우더리 휴메인 인텔리전스 대표, 오혜연 카이스트 교수, 이경무 서울대 교수 등이 참가했다. 앞서 윤석열 대통령은 21일 리시 수낵 영국 총리와 함께 'AI 서울 정상회의'를 주재하고 안전·혁신·포용의 3대 원칙을 담은 합의를 도출했다. 대통령실은 이날 윤 대통령은 청와대 영빈관에서 화상으로 주재한 AI 서울 정상회의 개회사에서 "대한민국은 국제사회의 책임 있는 일원으로서 인공지능(AI) 안전, 혁신, 포용을 조화롭게 추진해 나가겠다"고 밝혔다고 전했다. 윤 대통령은 "생성형 AI 등장 이후 AI 기술이 전례 없는 속도로 발전하면서 인류 사회에 막대한 파급 효과를 가져올 것으로 전망된다"고 말했다. 또한 "이번 회의는 한국 정부가 수립한 디지털 권리장전, 유엔 총회의 AI 결의안, 주요 7개국(G7) 차원의 히로시마 AI 프로세스 등 그간의 노력을 결집해 글로벌 차원의 AI 규범과 거버넌스를 진전시키는 계기가 될 것"이라고 강조했다. 회의에 참석한 정상과 글로벌 기업 대표들은 AI가 갖는 위험 요소는 최소화하면서, 자유로운 연구개발을 통해 잠재력은 최대한 구현하고, 이를 통해 창출된 혜택은 인류 모두가 누릴 수 있는 방안을 논의했다고 대통령실은 전했다. 회의에 참여한 정상들은 '안전하고 혁신적이며 포용적인 AI를 위한 서울선언'과 그 부속서인 'AI 안전 과학에 대한 국제 협력을 위한 서울 의향서'를 채택했다. 회의에 참석한 정상들은 '서울선언'에서 "AI의 안전·혁신·포용성은 상호 연계된 목표로서 AI 거버넌스에 대한 국제 논의에 이들 우선순위를 포함하는 것이 중요하다고 인식한다"는데 동의했다. 글로벌 AI 선도 기업들은 자발적으로 AI 위험을 에방하고 책임 있는 AI를 개발하겠다는 안전 서약을 했다. 차기 회의는 프랑스가 'AI 행동 정상회의(AI Action Summit)라는 명칭으로 개최할 예정이다.
- IT/바이오
2024-05-22 16:20:00
美 MIT, 연필심 흑연에서 5층 능면체 적층 그래핀 개발

미국 MIT의 물리학자들이 연필심에 사용되는 흑연, 즉 그래파이트에서 새로운 형태의 그래핀을 개발했다는 소식이 전해졌다. 이 그래핀은 흑연의 5층 능면체 구조를 적층하여 제작됐다. 흑연은 탄소로 구성된 광물로, 연필심의 주요 성분이다. MIT 뉴스에 따르면, 연구팀은 5개의 얇은 층을 특정 순서대로 쌓아 천연 흑연에서 볼 수 없었던 중요한 세 가지 특성을 지닌 새로운 재료를 만들어냈다. 이 연구를 이끈 물리학과 롱 주(Long Ju) 조교수는 "자연에는 놀라움이 많고, 특히 흑연에 많은 흥미로운 특성이 내장되어 있음을 발견했다"며, 이러한 다양한 특성을 지닌 재료를 찾는 것이 매우 드물다고 강조했다. 이 연구는 '네이처 나노테크놀러지(Nature Nanotechnology)'에 게재됐다. 5층 능면체 적층 그래핀 개발 흑연은 그래핀으로 구성되는데, 그래핀은 벌집 구조와 유사한 육각형 형태로 배열된 단일 탄소 원자 층이다. 그래핀은 약 20년 전 처음 분리된 이후로 집중적인 연구 대상이 되었다. 대략 5년 전, MIT 팀을 포함한 연구자들은 그래핀 시트를 쌓고 서로 약간 비틀면 재료에 초전도성에서 자성에 이르기까지 새로운 특성을 부여할 수 있다는 것을 발견했다. 이러한 발견으로 '트위스트로닉스'라는 분야가 생겨났는데, 이는 2차원 격자 구조를 다양한 방식으로 겹쳐 나타나는 성질을 연구하는 것이다. 롱 주 조교수는 이번 그래핀 연구에서 "전혀 뒤틀림이 없는 특별한 특성을 발견했다"고 말했다. 그와 동료들은 특정 순서로 배열된 5개의 그래핀 층이 전자들이 물질 내에서 서로 상호작용할 수 있도록 하는 것을 발견한 것. 이러한 현상은 '전자 상관관계'라고 알려져 있으며, 주 연구원은 이를 "이러한 모든 새로운 특성을 가능하게 하는 마법"이라고 표현했다. 벌크 흑연과 단일 시트의 그래핀은 이미 우수한 전기 전도체로 알려져 있지만, 이것이 전부는 아니다. 주의 연구팀이 분리한 '5층 능면체 적층 그래핀'이라 불리는 새로운 물질은 단순한 부품의 합보다 훨씬 더 큰 성질을 나타낸다. 이 물질을 분리하는 데 핵심적인 역할을 한 것은 나노스케일에서 중요한 특성을 빠르고 비교적 저렴하게 파악할 수 있는 2021년 MIT에서 주 연구원이 개발한 새로운 현미경 덕분이었다. 5층 능면체 적층 그래핀의 두께는 수십억 분의 1미터에 불과하다. '산란형 주사형 근접장 광학 현미경(s-SNOM)'으로 알려진 주 연구원이 개발한 현미경을 통해 과학자들은 특정한 능면체 적층 순서에서 5층 그래핀만을 식별하고 분리할 수 있었다. 주 연구원을 포함한 과학자들은 '능면체 적층'이라는 매우 정밀한 순서로 쌓인 다층 그래핀을 연구하고 있었다. 주는 "5개 레이어(층)로 이루어진 구조에서는 10개 이상의 적층 순서가 가능하며, 능면체 적층은 그 중 하나"라고 설명했다. 연구팀은 이 5층 능면체 적층 그래핀을 질화붕소로 만든 '빵'으로 둘러싼 '샌드위치' 구조에 전극을 부착했다고 이해하기 쉽게 설명했다. 이를 통해 다양한 전압과 전류를 사용하여 시스템을 조절할 수 있었으며, 그 결과 전자의 수에 따라 세 가지 다른 현상이 나타나는 것을 발견했다. 이들은 이 물질이 절연성, 자성 또는 위상학적 성질을 보일 수 있다는 것을 발견했다. 위상학적 물질(토폴로지, topology)은 물질의 가장자리를 따라 전자가 방해받지 않고 움직일 수 있지만, 중앙을 통과하는 것은 허용하지 않는 특성을 갖는다. 위상학적 물질에서 전자는 중심부를 구성하는 중앙 분리대에 의해 분리되며, 물질의 가장자리를 따라 고속도로처럼 한 방향으로 이동한다. 이로 인해 위상학적 물질의 가장자리는 완벽한 도체 역할을 하고, 중심부는 절연체가 된다. 주와 그의 연구팀은 이 연구를 통해 "강력하게 상관된 위상물리학의 새로운 가능성을 탐구하기 위한 고도로 조정 가능한 플랫폼으로서 능면체 적층 다층 그래핀을 확립했다"고 결론지었다. 이는 위상물리학 분야에서 새로운 연구 방향을 제시하는 중요한 발견으로 여겨진다. 카이스트, '납작한 벨트형 그래핀 섬유' 개발 한편, 한국의 카이스트(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀은 지난 6월 그래핀의 기존 응용범위와 한계를 뛰어넘는 새로운 형태의 그래핀 섬유를 개발하는데 성공했다. 이 새로운 기술은 값싼 흑연을 사용하여 용액 공정을 통해 쉽게 얻을 수 있으며, 기존의 탄소섬유보다 저렴하면서도 유연성과 같은 차별화된 물리적 특성을 지니고 있어 경제적인 장점도 갖추고 있다. 그래핀(Graphene)은 탄소 원자가 벌집 모양으로 이뤄진 2차원 물질(원자만큼 얇은 물질)이다. 이론적으로 강철보다 100배 강하고 열·전기 전도성이 뛰어나기 때문에 꿈의 신소재로 불린다. 김상욱 연구팀의 이번 성과가 높게 평가받는 이유는 100% 그래핀으로 이뤄진 섬유가 만들어지는 과정에서 스스로 납작해져서 벨트와 같은 단면을 형성하는 현상을 세계 최초로 발견했다는 점이다. 이 납작한 벨트형 그래핀 섬유는 내부에 적층된 그래핀의 배열이 우수해 섬유의 기계적 강도와 전기전도성이 크게 향상됐다는 평가다. 연구 결과, 이 섬유는 원형 단면을 갖는 일반 섬유에 비해 기계적 강도가 약 3.2배(320%), 전기전도성이 약 1.5배(152%) 향상된 것으로 나타났다. 해당 연구 논문은 그 성과를 인정받아 'ACS 센트럴 사이언스'의 7월호 표지에 게재됐다.
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2023-11-28 09:42:00