서울공대–나라스페이스, 우주 방산 및 피지컬 AI 연구 협력 위한 MOU 체결

서울공대–나라스페이스, 우주 방산 및 피지컬 AI 연구 협력 위한 MOU 체결우주 시스템 고도화 발맞춰 학계 연구 역량, 기업 사업화 역량 연계 예정 ▲ 김영오 서울대 공과대학장(오른쪽에서 네 번째), 박재필 ㈜나라스페이스테크놀로지 대표(왼쪽에서 다섯 번째) 서울대학교 공과대학은 최근 관악캠퍼스에서 ㈜나라스페이스테크놀로지(대표 박재필, 이하 나라스페이스)와 우주 방산 및 우주 피지컬 AI의 연구 협력을 위한 산학협력 양해각서(MOU)를 체결했다고 밝혔다.이번 협약은 우주 시스템의 고도화 및 민·군 겸용 기술 수요 증가에 대응하여, 학계의 기초·원천 연구 역량과 민간 기업의 개발 및 사업화 역량을 연계하기 위해 마련됐다.양 기관은 협약에 따라 △우주 방산 관련 연구개발 △우주 피지컬 AI 기반 기술 개발 △우주 시스템 개발실 공동 설치 및 활용 △우주 데이터 공유 및 활용 △전문 인재 양성 및 기술 자문 등 다양한 분야에서 협력을 추진한다.특히 공동 구축하는 우주 시스템 개발실은 위성 및 우주 플랫폼 개발, 데이터 처리 및 AI 기반 임무 운용 기술 검증을 위한 통합 연구 거점으로 활용된다. 이곳에서 설계·제작·운용 전주기에 걸친 실증 중심 연구 환경을 구축하고, 기술 성숙도(TRL) 향상을 도모할 계획이다.이 과정에서 서울공대는 항공우주, 전기정보, 기계, 컴퓨터공학 등 다양한 분야의 융합 연구 역량을 바탕으로 우주 시스템 설계·추진·제어 및 데이터 처리 기술을 지원하고, 나라스페이스는 소형위성 개발 및 운용 경험을 바탕으로 시스템 통합, 실증 및 사업화 측면에서 협력한다. 나아가 양 기관은 향후 공동 연구 과제 발굴, 정부 연구개발 사업 참여, 시험·검증 인프라 공동 활용 등으로 협력 범위를 확대해나갈 계획이다.김영오 서울대 공과대학장은 “우주 방산과 AI 기반 우주 시스템은 국가 전략기술로서 그 중요성이 빠르게 커지고 있다”며 “나라스페이스와 함께 서울공대의 학문적 연구 성과가 실제 시스템 구현으로 연계되는 경로를 마련할 계획”이라고 밝혔다.박재필 나라스페이스 대표는 “서울공대와의 협력을 통해 기술 개발 속도를 높이고, 실질적인 우주 산업 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다”며 “향후 양 기관이 스페이스 헤리티지(Space Heritage) 중심의 뉴스페이스 산학협력 모델을 제시할 예정”이라고 전했다.▲ 김영오 서울대 공과대학장(오른쪽), 박재필 ㈜나라스페이스테크놀로지 대표(왼쪽)[문의]서울대학교 공과대학 연구행정실 양진용 팀장 / 02-880-7012 / jyyang87@snu.ac.kr

서울대 솔라봉사단, 탄자니아에 주민 생활 개선 위한 ‘AI 빌리지 테스트베드’ 구축

서울대 솔라봉사단, 탄자니아에 주민 생활 개선 위한 ‘AI 빌리지 테스트베드’ 구축- AI 활용해 현지 에너지·수자원 관리 효율성 높여 - 전기 미보급 지역에 신재생에너지 기술로 풍력 발전기 제작 ▲ 사진 1. 탄자니아 응그루도토 마을 대표들과 함께 전기 사용에 대한 MOU 협약식에 참석한 안성훈 서울대 기계공학부 교수(앞줄 오른쪽에서 세 번째), 이선영 한양대학교 교수(앞줄 오른쪽에서 두 번째), 이협승 iTEC 센터장(앞줄 왼쪽에서 세 번째) 서울대학교 공과대학은 지난 2월 겨울방학 기간에 서울대 ‘솔라봉사단’이 신재생에너지와 인공지능(AI)을 결합한 ‘AI 빌리지 테스트베드(AI Village Testbed)’를 탄자니아의 농촌에 구축해 주민들의 생활환경 개선과 미래형 스마트 인프라 실현에 나섰다고 밝혔다.솔라봉사단은 서울대 기계공학부 안성훈 교수 연구실과 학생 동아리 ‘비저니어링’이 연합해 만든 공학 봉사 단체다. 2011년 네팔 고산 지역 마을에 태양광 그리드를 설치한 활동을 시작으로 해외 기술 봉사를 15년째 이어왔다. 2017년부터 아프리카 탄자니아로 활동 무대를 옮긴 봉사단은 북부 아루샤주와 킬리만자로주 등에서 스마트 태양광-풍력 발전소 6기를 설치하고, 태양광 펌핑 우물 2기를 구축함으로써 물과 전기가 부족한 농촌 마을 6곳에 필수 인프라를 제공한 바 있다.■ 단순 전력 공급 넘어 AI 기반 ‘지능형 모니터링’ 도입솔라봉사단이 겨울방학에 진행한 프로젝트의 핵심은 이전에 아루샤 응그루도토(Ngurdoto) 마을에 구축했던 태양광 발전소들과 가구별 에너지 모니터링의 고도화다.봉사단은 발전소의 전력 생산량, 가구별 스마트미터 기반 전력 사용량, 2G 통신망 기반 선결제 데이터를 통합 분석하여 실제 오프그리드 전력 시스템의 운영 구조를 체계화하는 성과를 거뒀다. 전력 사용량에 따라 크레딧이 차감되는 구조를 분석하고, 이를 기반으로 과부하를 유발하는 가구의 사용 패턴을 식별하여 필요 시 전력 제한(Power-limiting) 제어와 연계함으로써 전체 그리드의 안정성을 유지하는 기술을 실현한 것이다. 또한 서울대와 아루샤 공과대학(Arusha Technical College)의 학생과 교수들은 아직 전기가 들어오지 않는 엔키카레의 마사이 마을에 소형 풍력발전기를 설치했다. 아울러 현지 특산물인 사이살 섬유를 격자로 만든 다음, 수지를 함침한 가벼운 돔 형태의 새로운 주거지를 설계 및 제작했다. ■ 수자원 관리에도 ICT 접목… ‘AI 동적 요금제’ 시범 운영봉사단은 에너지 뿐만 아니라 생존과 직결된 수자원 관리에도 적정 스마트 기술(appropriate smart technology)을 활용했다. 응그루도토 및 사바나(Savana) 지역 우물에서의 사물인터넷(IoT) 기반 실시간 제어와 운영 데이터 분석을 통해 사용자별 물 사용 이력을 관리하고, 주민들이 물의 가격 정보를 실시간으로 접하며 스스로 수요를 관리하도록 유도하는 방식이다. 이는 공학 기술을 활용해 탄자니아의 제한된 수자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 한 새로운 시도라는 평가를 받았다.  ■ 글로벌 협력 통해 ‘서비스-리서치-러닝’ 모델 완성이 같은 솔라봉사단의 탄자니아 공학 봉사활동은 지난 2017년 서울대 기계공학부가 아루샤의 넬슨만델라 아프리카 과학기술원(Nelson Mandela African Institution of Science and Technology)에 설치한 '탄자니아–한국 글로벌문제해결거점센터(iTEC, 단장 안성훈 교수, 현지 센터장 이협승 박사)'를 중심으로 이뤄졌다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 과학기술 ODA 사업의 일환으로 설립된 탄자니아–한국 글로벌문제해결거점센터는 탄자니아의 지역 개발과 주민 생활 개선을 위해 현지 수요에 적합한 과학기술을 개발해 보급하고 있다. 현재 교육부와 한국연구재단이 지원하는 한양대-서울대-아루샤공대-이쓰리임파워 컨소시엄의 '국제협력선도대학(단장 한양대 이선영 교수) 사업' 및 교육부-서울시의 ‘서울대 RISE 사업'의 국제 캡스톤 프로젝트와 연계돼 운영 중이다. 봉사단을 지도하며 ODA 사업들과 연계해 활동하고 있는 안성훈 교수는 “적정기술과 AI 기술을 접목한 일련의 활동들이 기후변화로 물과 전기가 부족해 어려움을 겪는 탄자니아 현지 주민 수천 명의 생활 개선에 실질적 도움이 되고 있어 큰 보람을 느낀다”고 밝혔다.그리고 “한국과 탄자니아의 교수와 학생들이 함께 협력해 현지 주민들이 직면하는 문제를 해결하는 과정 자체가 매우 중요한 교육 경험”이라며 “교육과 연구가 봉사로 이어지고, 봉사 현장에서 얻은 새로운 지식과 경험이 다시 교육과 연구를 강화하는 ‘서비스-리서치-러닝(service-research-learning)’은 앞으로 글로벌 문제의 발굴과 해결에 있어 더욱 중요해질 전망이며, 서울대가 국제 사회에 기여하는 모델이 될 수 있다”고 강조했다.▲ 사진 2. 서울대와 아루샤 공과대학의 학생과 교수들이 탄자니아 마사이 마을에 설치한 풍력발전기 ▲ 사진 3. 마사이 마을에 설치한 사이살 섬유를 기반으로 한 새로운 돔 형태의 주거지 [문의]이경태 서울대학교 RISE 사업단 책임연구원 / 02-880-1895 / lekyta83@snu.ac.kr

SF 영화 속 슬라임 로봇이 현실로…서울공대 기계공학부 김호영-재료공학부 선정윤 교수팀, 마음대로 형태 바꾸고 스스로 치유하는 차세대 인공근육 개발

SF 영화 속 슬라임 로봇이 현실로…서울공대 기계공학부 김호영-재료공학부 선정윤 교수팀, 마음대로 형태 바꾸고 스스로 치유하는 차세대 인공근육 개발- 액체와 고체 넘나드는 '상전이 자성 유체 전극' 세계 최초 구현 - 고장 시 회수해 재사용 가능… '지속가능한' 소프트 로보틱스 패러다임 제시 - 세계 최고 권위 학술지 Science Advances 논문 게재 ▲ (왼쪽부터) 서울대학교 이윤혁 박사, 문승원 박사과정생, 이민규 박사, 서울대학교 기계공학부 김호영 교수, 서울대학교 재료공학부 선정윤 교수 한 번 만들어지면 정해진 기능만 수행하던 기존 로봇의 굴레를 벗어나, 필요에 따라 실시간으로 형태를 바꾸고, 망가져도 스스로 복구되며 재사용까지 가능한 차세대 인공 근육이 세계 최초로 개발됐다.서울대학교 공과대학은 재료공학부 선정윤 교수와 기계공학부 김호영 교수의 공동 연구팀(제1 저자: 이윤혁, 문승원, 이민규 연구원)이 상온에서는 고체로 존재하다가 특정 온도나 자기장 등 외부 자극에 반응하면 액체처럼 유연하고 자유롭게 움직이는 '상전이 자성 유체(Phase-transitional ferrofluid, PTF)'를 활용하여 신개념 유전 탄성체 액추에이터(DEA)를 개발했다고 밝혔다.이번 연구성과는 세계 최고 권위의 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 3월 21일 게재됐다.■ 연구 배경유전 탄성체 액추에이터(DEA)는 전기 에너지를 기계적 움직임으로 변환하는 소프트 트랜스듀서(transducer)로, 인간의 근육처럼 빠르고 정밀하게 움직일 수 있어 인공 근육으로 불린다. 유전 탄성체 기반의 기존 인공 근육은 부드럽고 가벼운 특성을 바탕으로 스마트 기기나 웨어러블 기기의 햅틱(촉각) 진동 장치, 혹은 부서지기 쉬운 과일이나 부품을 안전하게 집어 옮기는 산업용 소프트 그리퍼 등으로 응용되며 우리 일상과 산업 현장에 점차 다가오고 있다.그러나 이러한 기존 인공 근육은 한 번 전극을 디자인해 인쇄하고 나면 그 형태가 영구적으로 고정되기 때문에, 최초 설계된 단일한 동작만 수행할 수 있다는 치명적인 한계가 있었다. 이 때문에 로봇이 다른 형태의 물건을 쥐거나 새로운 환경에 맞춰 동작을 바꿔야 할 때마다, 산업계와 학계는 새 목적에 맞는 전극 패턴을 가진 로봇을 매번 처음부터 새로 제작해야 했다. 이는 막대한 제조 비용과 시간 낭비로 이어졌으며, 일상 생활에서 다목적으로 유연하게 활용할 수 있는 '만능 소프트 로봇'의 상용화를 가로막는 가장 높은 장벽이었다.■ 연구 성과이 문제의 해결에 나선 공동 연구팀은 필요에 따라 전극의 형태를 실시간으로 바꿔 새로운 기능을 수행하고, 찢기거나 전기적 단락이 발생해도 스스로 복구하는 차세대 소프트 젤 액추에이터를 개발하는 데 성공했다. 새로 개발된 '상전이 자성 유체(PTF)' 전극은 필요에 따라 3차원 입체 구조로 쪼개지고 합쳐지는 동적인 재구성이 가능하다. 특히 디자인된 후에도 모양과 위치를 원하는 대로 자유롭게  바꿀 수 있기 때문에, 설계된 동작만 수행하는 기존 로봇의 기능성을 대폭 확장시킬 수 있다. 아울러 자가 치유 능력과 재활용성을 바탕으로 로봇의 지속가능성을 확보했다는 점에서 상전이 자성 유체 전극 개발의 의미가 더욱 크다는 평가다.이번 성과의 핵심은 나노 입자와 고분자의 정교한 결합이 빚어낸 재료공학적 첨단 기술을 기계공학적 로봇 시스템으로 완벽히 구현했다는 점이다. 재료공학은 부드러우면서도 안정적으로 작동하는 상전이 전극 소재를 만들었고, 기계공학은 이 소재가 실제 구동, 재배치, 복구 과정에서 어떻게 작동하는지 보여줬다.그 결과, 하나의 소프트 액추에이터가 상황에 따라 전혀 다른 역할을 할 수 있는 새로운 플랫폼이 탄생했다. 이는 정해진 기능만 수행하던 기존 소프트 로봇을, 환경과 목적에 따라 스스로 역할을 바꾸는 적응형 시스템으로 확장한 성과로 풀이된다. ■ 연구진 의견 선정윤 교수는 "이번 연구는 입자 및 고분자 물질 설계라는 재료공학적 혁신을 통해, 정적이고 수동적이던 전극을 '살아 움직이는 프로그래밍 요소'로 탈바꿈시킨 쾌거"라며 "스스로 치유하고 형태를 바꾸는 로봇 전극 기술은 차세대 소프트 로보틱스 생태계의 지속가능성을 열어줄 핵심 뼈대가 될 것"이라고 연구의 의의를 밝혔다. 김호영 교수는 "기계공학적 관점에서 소프트 로봇이 인간의 근육처럼 다자유도(high degrees of freedom)를 구현하려면 구조적 유연성이 필수적이었다"며 "재료공학과의 초월적 융합을 통해 단일 로봇 구조체로도 무한한 가능성의 움직임을 만들어 낼 수 있음을 증명했다"고 덧붙였다.■ 연구진 진로이윤혁 연구원은 서울대 재료공학부에서 박사학위를 취득한 후, 메사추세츠 공과대학(MIT)에서 박사후과정을 수행하며 나노파티클과 DNA 그리고 폴리머를 통한 새로운 플랫폼 머트리얼 개발을 주제로 연구를 지속하고 있다. 서울대 재료공학부에서 박사과정을 밟고 있는 문승원 연구원은 현재 반도체 및 전자소자용 고 열전도도 폴리머 소재 개발 관련 연구를 수행 중이다. 이민규 연구원은 서울대학교 재료공학부에서 박사학위 취득 후, 현재 삼성전자 반도체연구소에서 차세대 고대역폭 메모리(HBM) 개발 업무를 수행하고 있다.한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업, 미래개척융합과학기술개발사업, 리더연구자지원사업의 지원으로 수행됐다. ▲ 그림 1. 재구성 가능한 차세대 인공 근육 디바이스 구동 및 활용. 상전이 자성유체의 물리적 특성.  (1) 재구성 가능한 차세대 인공 근육 디바이스. 슬라임과 같은 상전이 자성 유체 전극의 반복적인 상전이 및 자기 반응성을 통해 다양한 기능을 수행할 수 있다.(2) 상전이 자성유체의 모식도 및 물리적 특징. 고체와 액체를 번갈아 가며 상변이하는 특성을 이용해 자기 반응성을 지닌 다양한 재료 중, 높은 탄성률 및 낮은 점도를 하나의 재료에 구현했다. ▲ 그림 2. 상전이 자성 유체를 활용해 재구성 전극 및 인공 근육 디바이스의 기능성 확장(1) 상전이 자성유체 전극을 통한 3차원 재구성 전극 활용. 상전이 자성 유체 전극을 통해 3차원으로 확장된 차세대 인공 근육 디바이스와 자유롭게 재구성 가능한 디스플레이를 구현할 수 있다.(2) 상전이 자성유체의 재구성을 통한 인공 근육의 자가치유 및 수리. 전극의 절단 및 인공 근육 손상이 발생하더라도 원상태로 구동을 할 수 있고 모든 쓰임이 끝나면 다시 회수하여 디바이스의 지속가능성을 높인다. [참고자료]- 논문/저널명 : A reconfigurable dielectric elastomer actuator via phase-transitional ferrofluid enables sustainable operation, Science Advances- DOI : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb7409[문의]서울대학교 신소재공동연구소 이윤혁 연구원 / wntkd96@snu.ac.kr