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발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2019-01-10

저자: 한상수, 김동훈, 권영만

인공지능, 소재개발에 침투하다

 

2015년 전후, 본격적으로 인공지능을 통한 소재개발연구가 급격히 발전하였다. 인공지능은 기존 계산과학 방식과는 다른 방법(소재 물성 데이터베이스에서 소재 정보와 물성간의 상관관계를 찾고, 새로운 소재의 물성을 예측)으로 소재개발연구 분야에 새로운 패러다임을 제공하고 있다.

이에, 본 호 1부에서는 소재 개발 분야에서 인공지능의 활용과 의미, 인공지능을 활용한 소재연구 동향, 실제 연구사례 및 발전방향 등을 살펴보고자 한다. 구조정보 데이터베이스와 소재물성 정보 데이터베이스의 소개를 통해 인공지능을 통한 소재개발연구의 가장 기본적인 툴(tool)을 설명하고, 인공지능 모델 개발 3단계(샘플구성기계학습 모델 개발검증)를 통해 미지 소재들의 물성을 매우 빠른 속도로 예측해 볼 수 있다. 하지만 현재까지는 대부분 소재정보로부터 물성을 예측하는 정방향설계 방식에 머물러 있다. 연구자가 원하는 물성을 입력하여 소재 정보를 출력하는 역방향설계 방식이 개발되면 소재 개발의 패러다임을 바꿀 수 있는 큰 파급력을 지닐 것으로 예측되며, 이를 위해 더 많은 연구의 투자가 이루어질 것이다.

본 호를 통해 2~3년 사이 인공지능 기술이 활발히 개척된 소재개발연구 분야의 동향과 실 연구사례 등을 소개하면서 해당 분야에서 인공지능 기술의 확장가능성을 살펴볼 수 있었다. 인공지능을 보다 효과적으로 활용하기 위해 소재 전문가와 수학/통계/전산/전자공학 등의 전문가와 협업이 중요함에 따라 소재 분야 내 인공지능을 통한 분야 간 융합을 기대해 본다.

 

국내외 인공지능 R&D 정책 동향

 

20163월 전 세계가 주목한 프로바둑기사 이세돌과 알파고의 바둑 대결을 통해 인공지능기술의 성장과 그 능력에 수많은 사람들이 열광하고 한편으로는 두려워했다. “한 세기 전 전기의 발견과 이를 통한 혁명으로 증기가관이 대체됐듯, 인공지능은 21세기의 전기가 될 것이라는 의견과 함께, 인공지능은 더 이상 먼 미래의 기술이 아닌 시대가 되었다. 이를 계기로 수많은 국가에서 인공지능전략과 R&D 정책을 새로이 수립하였고, 분야의 선구자가 되기 위해 정책적 노력을 기울이는 중이다.

이에, 본 호 2부에서는 우리나라, 미국, 중국, 일본, 캐나다, 프랑스, 싱가포르의 인공지능 R&D 정책 및 국가별 전략을 알아보고, 이에 따른 시사점을 도출해내고자 하였다. 우리나라의 경우 20163, 지능정보산업 발전 전략부터 시작해 20185, 인공지능(AI) R&D 전략까지 일련의 전략 수립을 통해 인공지능기술의 발전을 이끌고 있다. 미국은 현 정부의 색채에 따라 자국민 및 자국 산업을 위한 인공지능 정책을 우선시하고 있으며, 중국은 중앙정부 주도의 공격적 투자와 지원을 통해 미국과 더불어 인공지능 분야 세계 1위를 목표로 하고 있다. 일본과 프랑스는 인공지능 기술의 공공분야 적용을 위한 전략을 중점적으로 추진 중이며, 캐나다와 싱가포르는 범국가적 차원의 클러스터 및 이니셔티브 조직을 통해 민간과 정부의 동시다발적 성장 전략을 구축하였다.

본 호를 통해 인공지능 주요 선도국의 인공지능 R&D 정책 동향을 살펴봄으로써 우리나라의 전략과 비교가 가능하였으며, 인공지능은 단기간 연구개발로 끝나는 기술이 아님과 동시에 타 분야와의 융합을 통해 시너지를 창출해 낼 수 있는 기술로, 지속적이고 일관성 있는 정책 및 전략 수립을 통해 인공지능 4대 강국으로의 도약을 기대해 본다.

발간물 > 연구보고서 > 조사성과분석
발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2018-12-03

저자: 최홍수, 김진영, 서승범, 김천우, 김계리, 강성철

의료용 생체 마이크로로봇 기술발전 동향

대량 생산 공장에서 일렬로 줄지어 제조 효율성을 높이고, 반복적 작업을 대신하던 산업용 중대형 로봇부터 인간이 수행하기 어렵거나 불가능한 일을 수행하기 위한 의료용 초소형로봇까지 로봇의 종류와 쓰임새는 점차 늘어나는 중이다. 그중 인간의 질병을 완화 또는 퇴치하기 위한 하나의 방법으로 의료용 마이크로로봇에 관한 연구가 진행되어왔으며, 현재는 해당기술을 실제 의료현장에서 사용하기 위한 사업화가 전 세계적으로 시작되고 있다.

이에, 본 호 1부에서는 전 세계적으로 태동기의 기술 분야이자 아직까지 절대적 강자가 없는 의료용 마이크로로봇에 대한 개념 및 범위 정립과 함께 마이크로로봇의 기술동향, 제어 및 제조기술, 응용분야, 관련 기업 등을 살펴보고자 한다. 특히 의료용 마이크로로봇의 핵심 기술인 제어기술(자기장 기반 제어, 음향 기반 제어, 화학반응 기반 제어, 광 기반 제어) 동향과 제조기술(3차원 리소그래피 및 3D 프린팅, 나노 입자 / 박테리아 기반 마이크로로봇) 동향을 통해 조금은 생소한 의료용 생체 마이크로로봇에 대해 알아보고자 한다.

본 호를 통해 사업화가 본격 시작되고 있는 의료용 생체 마이크로로봇에 대한 이해도가 높아지길 바라며, 해당 로봇을 통해 전혀 새로운 진단 및 치료방법이 제시되어 인간의 삶의 질이 크게 향상되기를 기대해 본다.

 

미세수술 로봇 기술과 전망

의료기술의 발전과 신체 내·외부 에 대한 이해도가 높아짐에 따라 여러 질병에 대한 수술이 가능해졌고, 의료진의 전문성에 따라 더욱 복잡하고, 다단계의 수술이 가능하게 되었다. 하지만 수술의의 신체적 한계와 수술도구 소형화 어려움 등 현실적 장애물이 수술의 정밀도를 향상시키는데 장벽이 되어왔으나, 미세수술 로봇 기술의 발전으로 밀리미터 단위의 시·수술이 가능하게 되었다.

, 본 호 2부에서는 1980년도에 최초 등장한 수술로봇부터 현재 사용되고 있는 미세수술 로봇의 기술과 전망에 대해 살펴보고자 한다. 미세수술 기술은 일반 외과, 안과, 정형외과 수술, 산부인과, 이비인후과, 신경외과, 소아 외과 수술 등과 같은 여러 분야의 전문 기술로 활용되고 있으며, 정교한 작업이 필요한 신경 및 혈관을 다루기 때문에 로봇 기술의 적용으로 발전 가능성이 매우 큰 분야이다.

외에서는 이러한 발전가능성을 발판으로 대기업의 참여와 지속적 연구발전이 진행되고 있으나, 국내의 경우 아직까지 중소기업이 주축이 되어 기술발전이 이루어지고 있기에 발전 속도가 더딘 편이며, 기술개발 뿐 아니라 인증, 건강보험적용, 표준화 등의 포괄적인 영역에 이르기까지 많은 이해관계자간 협력체제 구축이 필요하다.

호를 통해 수술 로봇, 특히 미세수술 로봇의 국내외 기술과 시장 현황 등을 살펴봄으로써, 의료와 로봇분야간의 융합이 새로운 산업 및 의료 생태계를 구축하여 4차 산업혁명의 또 다른 주축이 될 수 있기를 기대해 본다.

발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2018-11-05

저자: 임치현, 이창헌, 김성현

4차 산업혁명의 주요 융합R&D 이슈 파악: 텍스트마이닝을 통한 접근 

미래사회의 기반이자 중심역할을 할 것으로 기대되는 모든 것이 4차 산업혁명이라는 이름아래서 분류되고 있다. 사물인터넷, 빅데이터, 5G, 로봇, 인공지능 등 새로운 기술의 등장과 매스 미디어를 통한 4차 산업혁명에 관한 아이디어 확산을 통해 대중들 또한 4차 산업혁명이라는 주제에 친숙하다. 하지만 4차 산업혁명이 정확히 산업/기술/정책의 무엇을 의미하는지, 그리고 그 범위는 어디까지인지 모호한 것이 사실이다. 

이에, 본 호 1부에서는 텍스트마이닝을 통한 4차 산업혁명의 주요 융합R&D 이슈를 파악하고, 기존의 국내외 4차 산업혁명 관련 논의의 상세내용 정리 및 시사점에 대해 소개하고자 한다. 4차 산업혁명에 대한 이해를 위해 논문은 Web of Science Core Collection SCIE, SSCI, A&HCI, ECI, 뉴스는 LexisNexis Business&Industry News를 통해 관련 문헌 데이터를 수집하였으며, 해당 데이터를 Document-Term Matrix로 표현하였다. 문헌 데이터 분석결과로 파악한 4차 산업혁명의 19개 주요 연구 분야는 그 성격에 따라 다음 5개 레벨: 1) “연결 인프라 구축”, 2) “데이터 활용 인공지능 개발”, 3) “시스템 및 프로세스 최적화”, 4) “산업 혁신”, 5) “사회 발전으로 분류된다.

본 호를 통해 4차 산업혁명의 개념과 범위에 대한 명확한 정립을 통해 관련 융합R&D가 더욱더 활발히 이루어지길 기대해 본다.

 

STEAM 기반 유아 공학교육 프로그램 개발 및 효과

4차 산업혁명시대의 인재로 창의적이고 융합적인 사고가 가능한 융합형 과학인재의 필요성이 커지고 있다. 이러한 인재로 성장하기 위해서는 유아기 시절부터 다양한 경험을 토대로 미래사회에 적응할 수 있는 문제해결능력 함양이 필요하며, 관련된 다양한 경험을 쌓는 것이 중요하다.

이에, 본 호 2부에서는 유아를 위한 과학, 기술, 공학, 예술, 수학(이하 STEAM) 기반 유아 공학기반 프로그램을 개발하고 그 효과에 대해 살펴보고자 한다. 유아 시절에 형성된 경험은 자연스레 성장과정에서 개인의 사고와 문제해결 방안에 표출됨에 따라, 해당 시기에 STEAM에 대한 전방위적 경험이 중요하다.

유아들은 선천적으로 창의적인 특성이 있으며 자신들의 손으로 무엇인가를 만들어 내는 것을 선호하는 경향을 보이기에, 주어진 문제에 대한 예술적인 요소들을 탐색하고, 공학교육 경험을 통해 문제 인식 및 해결 능력을 기르는 것에 목적이 있다.

실험결과, STEAM 기반 유아 공학교육 프로그램은 유아의 과학효능감 증진에 효과가 있는 것으로 나타났다.

본 호를 통해 초중고교 과정에서의 융합형 교육뿐만 아닌 유아기 교육과정에서부터의 STEAM기반 프로그램이 확대되어 미래에는 모두가 융합형 인재로 자라날 수 있기를 기대해 본다.

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발간물 > 융합연구리뷰

발간일 : 2018-10-15

저자: 성지은, 송위진

대학교육과 연구개발의 혁신 모델: 리빙랩(Living Lab) 추진 현황과 과제

빠르게 변화하는 사회와 소규모 커뮤니티의 요구와 달리 기존의 대학교육과 연구개발은 상대적으로 폐쇄적이었던 환경으로 인해 변화의 속도가 느린 편이다. 이러한 상황에 대한 돌파구이자 혁신활동의 한계 극복 수단으로, 사용자 및 수요 중심의 연구를 진행하는 리빙랩(Living Lab)에 대한 중요도가 증가하고 있다. 소통을 통한 지역 내 문제인식 및 극복방안을 도출하여 보다 나은 삶의 질을 공공에게 제공하는 리빙랩은 지역 내에 위치한 대학과 연구소의 새로운 혁신 모델로 각광받고 있다.

이에, 본 호 1부에서는 다양한 국내 리빙랩 추진, 성과 현황과 내용을 살펴보며 리빙랩의 성과와 의미에 대해 소개하고자 한다. 국내 리빙랩은 중앙정부, 지자체 및 중간지원 조직, 대학, 풀뿌리 조직 등 다양한 추진주체가 중심이 되어 생활, 환경, 재난-안전, 격차해소와 같은 사회문제를 해결해 나가고 있다. 이러한 사용자, 소비자 중심의 문제해결 방식을 통해 기존 대학교육 및 연구개발의 한계점이었던 이론 및 기술기반 연구의 한계를 넘어서고자 하였다. 보다 원활한 리빙랩 추진을 위해 1) 중앙정부 및 지자체 예산집행과 사업추진의 유연성 확보, 2) 플랫폼 구축에 대한 전망 확립, 3) 공익성을 지닌 똑똑한 최종 사용자 조직 필요, 4) 시행착오를 통한 학습체계 구축, 5) 리빙랩의 지속가능 활동 유지를 위한 장기적 비전 확립 및 사회-기술시스템으로의 연계 강화와 같은 다섯 가지 해결과제를 제시한다.

본 호를 통해 실수요자 기반, 사용자 주도형 혁신모델로서의 리빙랩에 대해 살펴볼 수 있는 기회이자, 미래사회 변화 대응에 관한 여러 문제해결 방안마련 수단으로써 리빙랩의 확산이 이루어지길 기대해 본다.

 

사회문제 해결형 융합연구의 특성과 발전 방향

최근의 과학기술정책은 단순히 기술의 발전과 선진화를 위한 정책에만 집중하는 것이 아닌, 해당 기술의 사회적 책임과 대중 삶의 질 향상과 같은 공공에 기여하는 과학기술을 지향한다. 기술과 사회는 서로 상호작용을 통해 발전한다. 이에 따라 과거와는 달리 사회문제 해결을 위한 융합연구가 전 세계에서 활발히 이루어지고, 각기 다른 자신들만의 방법으로 연구를 진행하고 있다.

이에, 본 호 2부에서는 과학기술정책의 진화 역사를 시작으로 해외의 사회문제 해결형 융합연구 사례를 바탕으로 어떠한 사회적 문제들이 해결되고 있으며, 이를 통한 시사점은 무엇인지 살펴보고자 한다. 추격형 연구를 진행하던 국내 연구는 이제 탈추격 상황에 직면하게 되었고, 이는 과학기술과 인문사회 지식의 융합을 더욱 필요로 하며, 이를 더욱 발전시키기 위해 융합적 관점에서 미래 사회-기술시스템을 전망하는 작업의 제도화, 실험을 통한 학습을 위한 시범사업 및 실증연구 추진, 시민사회 참여 촉진, 사회적 가치 평가기준 개발-적용 등의 작업이 필요하다.

본 호를 통해 기술의 융합뿐만 아니라, 사회문제해결을 위한 사회-기술 분야 간 융합연구 또한 융합연구의 또 다른 주축으로 발돋움 할 수 있기를 기대해 본다.

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발간일 : 2018-09-04

저자: 고윤전, 최승문, 김상연, 전석희, 김정현

5G 이동통신 시대와 실감미디어

최근 성장저하를 겪고 있는 ICT 산업에서 실감미디어 산업은 신시장을 창출할 것으로 기대된다실감미디어 기술은 현실과 가상을 결합하는 방식에 따라 VR(Virtual Reality, 가상현실), AR(Augmented Reality, 증강현실), MR(Mixed Reality, 혼합현실등으로 나누어지며 현실과 같은 콘텐츠를 제공하는 실재감과 사용자와의 상호작용을 강화하는 방향으로 발전해오고 있다이에 실감미디어 시장 성장의 기반이 될 5G 네트워크 기술은 빠른 데이터 전송 속도빠른 데이터 응답 속도수많은 기기와 연결할 수 있는 초연결의 특징을 가진다.

본 호 2부에서는 ICT 산업의 중심이 될 실감미디어 기술과 5G 네트워크의 특성 및 유형을 소개하고자 한다또한 다양한 산업 영역에서의 실감미디어 시장 현황을 살펴보고 5G 네트워크 시대에서 실감미디어 기술의 전망 및 과제를 제시하고자 한다.

본 호로 실감미디어와 5G 네트워크 기술동향을 이해하고 이를 기반으로 다양한 산업 간의 융합을 통한 기술 및 서비스 제공 가능성을 재고할 수 있기를 기대해 본다. 

 

가상 햅틱장치를 통한 몰입형 VR/AR 시스템 현황 및 발전 방향

학계에서의 꾸준한 연구와 산업계에서의 다양한 기술 및 제품 개발로 가상현실(Virtual Reality, VR)과 증강현실(Augmented Reality, AR)에 대한 관심이 뜨겁다. 현재까지 가상현실과 증강현실은 시각과 청각에 대해 많은 발전이 이루어져왔는데 사용자의 몰입감을 증대시키기 위해서는 촉각 연구인 햅틱스(Haptics) 기술에 대한 연구가 필요하다.

이에, 본 호 1부에서는 가상현실과 증강현실에 적용될 수 있는 햅틱 장치와 햅틱 장치를 사용하기 위해 필요한 소프트웨어 및 알고리즘에 대해 소개하고자 한다. 또한 다중 감각의 입력 또는 출력/피드백을 기반으로 하는 햅틱 기술이 적용된 다중 감각 입출력에 대해서 논의하고자 한다.

본 호를 통해 가상현실과 증강현실의 기반 기술인 햅틱스 기술 및 연구동향을 이해하고 기술의 미래 발전 가능성에 대해 살펴볼 수 있는 기회가 되기를 기대해 본다.

 

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