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암호 키 있어도 시간 맞아야 읽는 반도체 암호화 기술 개발
시험 문제나 입찰 가격처럼 미리 전달해도 약속한 시간 전에는 내용을 볼 수 없도록 보호해야 하는 정보가 있다. 우리 대학 연구진은 반도체 내부의 전류가 시간에 따라 변하는 특성을 이용해, 일정 시간이 지나야 정보가 드러나거나 특정 시간에만 올바른 정보를 읽을 수 있는 암호화 기술을 구현했다. 정보를 원래 내용으로 되돌리는 데 필요한 ‘암호 키’에 ‘언제 읽느냐’라는 조건까지 더한 것이다.
우리 대학은 신소재공학과 김경민 교수 연구팀이 하나의 소자에서 장기기억과 단기기억을 독립적으로 조절할 수 있는 ‘이중 상태 프로그래머블 산화물 트랜지스터(Dual-State Programmable Oxide Transistor, DUPOT)’를 개발하고, 이를 활용한 시간 기반 암호화 기술을 구현했다고 14일 밝혔다.
트랜지스터는 전류의 흐름을 조절하는 작은 반도체 부품이다. 연구팀이 개발한 DUPOT은 산화물 소재를 사용하며, 전압을 가해 두 가지 전기적 상태를 각각 설정할 수 있다. ‘프로그래머블’은 이처럼 소자의 상태를 원하는 수준으로 설정할 수 있다는 뜻이다.
시간을 조건으로 정보를 보호하는 암호화 방식은 기존에도 연구돼 왔다. 이번 연구는 외부 시계나 소프트웨어에만 의존하지 않고, 반도체 자체의 물리적 변화를 이용해 정보를 읽는 시점을 설정했다는 점이 특징이다.
연구팀은 이를 위해 하나의 트랜지스터에 오래 유지되는 ‘장기기억’과 시간이 지나면서 변하는 ‘단기기억’을 함께 구현했다. 여기서 기억은 전압을 가해 바꾼 소자의 상태가 유지되는 성질을 뜻한다. 오래 유지되는 상태로 정보의 기준을 설정하고, 시간에 따라 변하는 상태로 목표 정보가 드러나는 시점을 조절했다.
기존 메모리 트랜지스터는 주로 전류가 흐르기 시작하는 기준인 ‘문턱전압’을 바꿔 정보를 저장한다. DUPOT은 문턱전압과 일정한 동작 조건에서 유지되는 전류 수준인 ‘포화전류’를 각각 독립적으로 조절할 수 있다. 전류가 흐르기 시작하는 기준과 흐르는 전류의 크기를 따로 설정하는 것이다.
두 상태는 서로 다른 원리로 만들어진다. 전류를 조절하는 단자인 ‘게이트’에 양의 전압을 가하면, 전기가 쉽게 통하지 않는 절연막인 하프늄 산화물(HfO₂) 내부에 전자가 붙잡히면서 문턱전압이 변한다. 이 상태는 오래 유지돼 장기기억 역할을 한다.
반대로 게이트에 음의 전압을 가하면 전기적 성질을 띤 산소 입자인 ‘산소 이온’이 전류가 흐르는 통로와 절연막의 경계면으로 이동해 포화전류가 감소한다. 전압을 제거하면 산소 이온이 서서히 재분포하면서 전류가 회복된다. 연구팀은 이 변화를 단기기억으로 활용했다.
연구팀은 여러 트랜지스터를 배치한 소자 배열에서 각 소자의 전류 변화와 읽는 기준을 설정해 두 가지 암호화 방식을 시연했다.
‘시간 지연 암호화(Time-Release Encryption)’에서는 일정 시간이 지나야 정보가 나타나도록 했다. 실험에서는 목표 패턴과 배경의 전류 차이가 커지면서 8.4초 뒤 문자 ‘T’ 형태의 정보를 읽을 수 있게 됐다.
‘시간 제한 암호화(Time-Bound Encryption)’에서는 정해진 시간 조건에서만 올바른 정보가 나타나도록 했다. 실험에서는 1.5초에 미끼 패턴 ‘K’가, 목표로 설정한 37초에는 ‘T’가 나타났다. 같은 소자 배열도 언제 읽느냐에 따라 다른 정보를 보여주는 것이다. 이 시간들은 실험에서 설정한 값이다.
연구팀은 인터넷으로 연결된 외부 서버에 데이터를 저장하는 클라우드 환경에 적용할 암호화 방식도 제안했다. 클라우드에 저장하는 암호문과 사용자가 보유하는 복호화 키에 서로 다른 시간 조건을 적용했다. 암호문은 원래 정보를 알아볼 수 없도록 바꾼 데이터이며, 복호화 키는 이를 원래 내용으로 되돌리는 데 필요한 정보다. 소자 배열을 이용한 시연에서는 각 시간 조건에 맞는 암호문과 키를 조합해 원래 정보를 복원했다.
이번 연구는 정보를 저장하는 반도체의 역할을 넘어, 정보를 읽는 시점까지 설정할 수 있음을 보여줬다. 향후 공개 시점을 제한하거나 특정 시간 조건에서만 읽도록 설정해야 하는 정보의 보호에 활용될 가능성이 있다. 다만 이미 읽거나 복사한 정보를 이후 회수하는 기술은 아니다.
김경민 교수는 “하나의 트랜지스터에서 오래 유지되는 기억과 시간이 지나면서 변하는 기억을 각각 독립적으로 조절하고, 이를 시간 기반 암호화에 활용했다는 데 의미가 있다”며 “반도체 자체의 시간적 변화를 이용해 클라우드와 스마트기기 보안, 다양한 정보처리 기술로 발전시켜 나가겠다”고 말했다.
현재 연구는 소자 배열에서 시간 기반 암호화의 가능성을 입증한 단계다. 연구팀은 동작 전압을 낮추고 소자 간 특성과 반복 동작의 균일성을 높여, 다양한 환경에서도 안정적으로 작동하도록 개선할 계획이다. 이를 바탕으로 시간 기반 보안과 뇌의 신경세포 및 연결 방식을 모방하는 ‘뉴로모픽 소자’ 등으로 응용 범위를 넓혀갈 예정이다.
이번 연구는 KAIST 신소재공학과 노희수 박사과정 학생이 제1저자로, 김경민 교수가 교신저자로 참여했으며, 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’에 2026년 9월 10일 온라인 게재됐다.
※ 논문명: Dual-State Programmable Oxide Transistor for Time-Based Cryptography, DOI: 10.1002/adma.74951
※ 저자정보: 노희수(KAIST 신소재공학과 박사과정, 제1저자), 김경민(KAIST 신소재공학과 교수, 교신저자)
이번 연구는 한국연구재단의 차세대지능형반도체기술개발사업(RS-2025-02433006)의 지원을 받아 수행됐다.
2026.10.14
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학생·교수·교직원 ‘원팀’으로 학교 보안 시스템 만들다…과기부 공모전 최우수상
학생이 수업에서 만든 프로그램이 과제 제출로 끝나지 않고 실제 우리 대학의 보안 시스템이 됐다. 학생과 교수, 교직원이 한 팀이 되어 학교가 겪고 있는 문제를 해결했고, 그 성과는 과학기술정보통신부 공모전 최우수상으로 이어졌다.
우리 대학 전산학부 김요한 학생과 학술정보처 정보보안팀은 차상길·강민석 교수가 운영하는 〈전산학 프로젝트〉 수업에서 교내 웹사이트의 보안 인증서를 자동으로 관리해 주는 시스템을 공동 개발했다. 수업에서 시작된 결과물은 실제 운영 환경에 맞게 보완돼 현재 ‘SSL Manager’라는 이름으로 교내 웹 서비스에 적용되고 있다.
정보보안팀은 이를 다른 기관에서도 활용할 수 있는 「기존 인프라를 활용한 SSL 인증서 자동갱신 체계 구축 및 기관 공통 확산 방안」으로 발전시켰다. 이 제안은 과학기술정보통신부 「2026년 정보보호 아이디어 공모전」에서 최우수상에 선정됐다. 과기정통부 본부와 소속·산하기관에서 총 114건이 접수된 가운데 최우수상은 1건이다.
〈전산학 프로젝트〉는 멘토 1명이 학생 1~2명과 팀을 이뤄 실제 문제를 해결하는 전산학부 실습 교과목이다. KAIST 정보보호대학원이 수행 중인 「정보보호특성화대학」 사업의 일환으로 스패로우, 퀴드마이너, 파이랩 등 기업 전문가와 KAIST 사이버보안연구센터 연구진 등이 멘토로 참여해 왔다.
차상길 교수는 학생들이 교실 밖의 실제 문제를 경험할 수 있도록 교내 정보보안부서까지 멘토 참여 범위를 넓혔다. 이에 따라 지난 학기 학술정보처 정보보안팀이 멘토로 참여해 김요한 학생과 함께 프로젝트를 진행했다.
차상길 교수는 “학생들이 수업에서 배운 지식을 실제 문제에 적용하고, 그 결과가 현장에서 쓰이는 경험까지 해보는 것이 중요하다”며 “학생과 교직원이 함께 캠퍼스의 문제를 해결하는 기회가 더 많아지길 기대한다”고 말했다.
김요한 학생과 정보보안팀이 주목한 것은 웹사이트의 보안 인증서 갱신 문제였다. SSL 인증서는 이용자가 웹사이트에 안전하게 접속할 수 있도록 해주는 일종의 ‘안전증명서’다. 인터넷 주소 앞의 ‘https’가 이 인증서가 적용됐다는 표시다.
이 인증서에는 유효기간이 있어 기간이 끝나기 전에 새로 갱신해야 한다. 이를 놓치면 화면에 보안 경고가 뜨거나 웹사이트 접속에 문제가 생길 수 있다. KAIST에는 학과와 연구실, 동아리 등이 운영하는 많은 웹사이트가 있어 담당자가 바뀌거나 갱신 시기를 놓치는 경우에 대비할 필요가 있었다.
사람이 인증서 만료 날짜를 일일이 확인해 새것으로 바꾸는 일을 컴퓨터가 알아서 처리하도록 만든 것이 이번 프로젝트의 핵심이다.
정보보안팀은 실제 운영에 필요한 기능과 보안 기준을 제시하고, 김요한 학생은 이를 바탕으로 인증서 관리 프로그램과 자동 설치 기능을 개발했다.
김요한 학생은 “수업에서 만든 프로그램이 실제 학교 시스템에 적용된다는 점이 가장 뜻깊었다”며 “배운 지식으로 학교의 실제 문제를 해결하는 과정을 직접 경험할 수 있었다”고 말했다.
이 시스템을 이용하면 웹사이트 담당자가 처음 한 번 설치한 뒤에는 인증서 발급과 적용, 이후 갱신까지 자동으로 처리된다. 담당자가 만료일을 일일이 기억하고 직접 교체해야 하는 부담을 줄인 것이다.
별도의 상용 프로그램이나 추가 예산도 필요하지 않다. 기존 서버와 공개된 인증서 자동관리 기술을 활용했으며, 중요한 보안정보가 외부로 나가지 않도록 설계했다. 현재 ‘SSL Manager’는 교내 여러 웹 서비스에 적용되고 있으며 적용 대상도 확대하고 있다.
학술정보처 정보보안팀 이현재 기술원은 “담당자가 바뀌거나 갱신 시기를 놓쳐 생길 수 있는 문제를 줄일 수 있게 됐다”며 “교내 웹사이트가 안정적으로 운영될 수 있도록 적용 범위를 계속 확대하겠다”고 말했다.
학술정보처 권영진 처장은 “학생의 전공 역량과 교직원의 현장 경험을 연결해 캠퍼스의 실제 문제를 해결한 사례”라며 “앞으로도 교내 구성원이 함께 참여하는 정보보안 협업을 확대해 나가겠다”고 말했다.
2026.10.08
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전기차 배터리 더 작고 가볍게…구리판 바꿔 ‘무음극 전지’ 수명 늘린다
전기차 배터리를 더 작고 가볍게 만들면서 한 번 충전으로 더 멀리 달리게 할 기술이 개발됐다. KAIST 연구진은 충전된 리튬을 저장하는 흑연 등의 음극재를 없애 무게와 공간을 줄인 ‘무음극 전지’에서, 리튬이 가시처럼 자라 수명을 떨어뜨리는 문제를 해결할 새로운 방법을 제시했다. 반도체 초미세 공정으로 리튬이 고르게 쌓일 자리를 만들고 단단한 보호막이 형성되도록 한 것이 핵심이다.
생명화학공학과 이진우·정희태 교수 공동연구팀이 경북대학교(총장 허영우), 나노종합기술원(원장 박흥수) 연구진과 함께 반도체 소자 제작에 쓰이는 초미세 공정을 배터리에 적용해 ‘무음극 전지’의 수명을 늘릴 새로운 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
일반적인 리튬이온전지는 충전된 리튬을 흑연 등의 음극재에 저장한다. 반면 무음극 전지는 별도의 음극재 없이 얇은 구리판 위에 리튬을 직접 쌓는다. 음극재가 차지하던 무게와 공간을 줄일 수 있어 같은 크기의 배터리에 더 많은 에너지를 담을 차세대 기술로 주목받고 있다.
그러나 충전과 방전을 반복하면 리튬이 구리판 위에 고르게 쌓이지 않고 나뭇가지나 가시처럼 자라는 ‘덴드라이트’가 발생한다. 리튬을 보호하는 막도 불안정해져 배터리의 성능과 수명이 빠르게 떨어진다. 이는 무음극 전지의 실용화를 가로막는 대표적인 난제다.
기존에는 무음극 전지의 수명을 늘리기 위해 리튬을 여분으로 넣거나 표면에 두꺼운 보호층을 덧붙였다. 사용 중 줄어들 리튬을 미리 보충하거나 외부에 보호막을 씌우는 방식이다. 하지만 재료가 늘어나는 만큼 배터리가 무겁고 두꺼워져, 작고 가벼운 무음극 전지의 장점이 줄어든다.
연구팀은 재료를 더 넣는 대신 리튬이 쌓이는 구리판 자체를 바꿨다. 평평한 주차장에 주차 구역을 촘촘히 만드는 것처럼 구리판 표면에 미세한 관 모양의 구조를 만들어, 리튬이 한곳에 몰리지 않고 넓게 나뉘어 쌓이도록 했다.
이를 위해 반도체를 정밀하게 가공할 때 쓰는 ‘2차 스퍼터링 리소그래피(SSL)’ 공정을 활용했다. 구리판에 직경 약 300나노미터, 높이 약 150나노미터의 미세한 관을 만들자 리튬이 닿는 면적이 평평한 구리판보다 약 4배 넓어졌다. 그만큼 리튬이 한곳에 뾰족하게 자라기 어려워졌다.
구리판 위에는 ‘맥신(MXene)’이라는 2차원 신소재를 약 10나노미터 두께로 입혔다. 머리카락 굵기의 수천분의 1에 불과한 초박막이다. 맥신은 완성된 보호막을 씌우는 것이 아니라, 보호막을 만드는 성분을 끌어모으는 ‘밑칠’처럼 작용한다. 배터리가 작동하면 맥신 표면에 리튬플루오라이드(LiF)가 풍부한 단단한 보호막이 자연스럽게 만들어진다.
이 보호막은 리튬과 전해질 사이의 불필요한 반응을 줄이고, 리튬이 가시처럼 자라는 것도 억제한다. 연구팀은 공기와의 접촉을 차단한 채 배터리 표면과 내부를 정밀하게 관찰해, 맥신을 따라 나노 크기의 보호막이 고르게 만들어지는 것을 확인하고 그 형성 원리까지 규명했다. 분석에는 엑스선 광전자 분광법(XPS), 비행시간형 이차이온 질량분석기(ToF-SIMS), 투과전자현미경(TEM) 등이 사용됐다.
이진우 교수는 “이번 연구는 전해질을 바꾸거나 여분의 리튬을 넣지 않고, 반도체 초미세 공정으로 리튬이 고르게 쌓일 공간과 안정적인 보호막을 함께 만들었다는 데 의미가 있다”며 “배터리의 무게와 부피 증가를 최소화하면서 수명을 늘려 고에너지 무음극 전지의 실용화를 앞당길 기반 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 KAIST 김은지·정현주·김진욱 연구원이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 9월 1일 온라인 게재됐다.
※ 논문명: Anion-Interactive Anode Interfaces for Stable Anode-Free Lithium Metal Batteries, DOI: 10.1002/adfm.77931
※ 저자 정보: 김은지(KAIST·나노종합기술원, 공동 제1 저자), 정현주(KAIST, 공동 제1 저자), 김진욱(KAIST, 공동 제1 저자), 정희태(KAIST, 교신저자), 이용희(경북대학교, 교신저자), 이진우(KAIST, 교신저자)
※ 관련 논문 원문 링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.77931
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업과 중견연구사업, 나노종합기술원의 반도체-이차전지 인터페이싱 플랫폼 기술개발사업 및 반도체 글로벌 첨단팹 연계 활용사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
2026.09.22
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김상욱 교수, 제22회 경암상 공학 부문 수상
눈에 보이지 않는 분자와 나노소재가 스스로 원하는 구조를 만들도록 제어하고, 이를 반도체와 에너지, 로보틱스 등 실제 산업기술로 발전시켜 온 우리 대학 신소재공학과 김상욱 교수가 ‘제22회 경암상’ 공학 부문 수상자로 선정됐다.
우리 대학은 김상욱 교수가 경암교육문화재단이 주관하는 제22회 경암상 공학 부문 수상자로 선정됐다고 16일 밝혔다.
경암상은 창의적이고 탁월한 연구 업적으로 국가와 인류사회 발전에 기여한 학자를 발굴하고 그 업적을 예우하기 위해 제정된 학술상이다. 인문·사회, 자연과학, 생명과학, 공학 등 4개 부문에서 수상자를 선정하며, 각 수상자에게 상금 3억 원과 상패를 수여한다.
김 교수는 ‘나노소재 분자조립’ 분야를 개척하고 이를 학문적으로 정립하는 한편, 다양한 산업기술로 발전시킨 공로를 높이 평가받았다.
대표적으로 고분자 나노소재가 원하는 형태로 스스로 배열되도록 제어하는 직접자기조립(Directed Self-Assembly, DSA) 기술을 선도해왔다. 이 기술은 초미세 반도체 회로를 구현하는 차세대 공정으로 주목받고 있으며, 극자외선(EUV) 기반 반도체 공정의 에너지 사용을 줄일 가능성도 제시하고 있다.
김 교수는 나노소재 연구를 실생활과 산업으로 연결하는 데도 힘써왔다. 산화그래핀 원천기술을 창업과 상용화로 연결했으며, 그래핀 기반 인공근육과 단일원자촉매 기술 등을 개발해 나노소재의 활용 가능성을 에너지와 웨어러블 기기, 소프트 로보틱스 등으로 확장했다.
김상욱 교수는 “분자조립 나노소재라는 일관된 연구 방향으로 20여 년간 연구해 온 점을 인정해 주신 것 같다”며 “열정적으로 함께 연구해 온 연구실 졸업생과 재학생들, 언제나 따뜻하게 격려해 주신 선후배 동료 교수님들께 감사드린다”고 말했다.
김 교수는 KAIST에서 화학공학 학사와 석·박사 학위를 취득한 뒤 미국 위스콘신대학교에서 박사후연구원을 거쳐 2004년부터 우리 대학 신소재공학과 교수로 재직하며 나노소재 자기조립 제어와 실용화 연구를 이어오고 있다.
한편, 경암교육문화재단은 고(故) 경암 송금조 회장이 재산을 사회에 환원해 2004년 설립했으며, 2005년부터 경암상을 시상해 올해로 22회를 맞았다.
올해는 김 교수와 함께 인문·사회 부문 장하석 영국 케임브리지대학교 교수, 자연과학 부문 박남규 성균관대학교 종신석좌교수, 생명과학 부문 노성훈 서울대학교 교수가 각각 수상자로 선정됐다.
제22회 경암상 시상식은 오는 11월 6일 오후 3시 30분 부산 경암홀에서 열린다.
2026.09.16
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뇌세포에도 ‘RNA 택배’ 있다…새로운 배송 원리 밝혔다
택배가 주소를 보고 목적지를 찾아가듯, 우리 뇌의 신경세포도 필요한 RNA를 정확한 곳까지 보낸다. 우리 대학 연구진이 RNA에 붙은 작은 ‘배송 표지’를 알아보고 신경세포 끝까지 운반하는 원리를 밝혀냈다. 앞으로 뇌질환에서 RNA가 정상적으로 만들어지고도 필요한 곳까지 제대로 전달되지 않는 ‘배송 오류’를 이해하고, 새로운 치료 전략을 연구하는 데 기초가 될 것으로 기대된다.
우리 대학은 생명과학과 윤기준 교수 연구팀이 RNA에 붙는 화학적 표지인 엠식스에이(m6A)가 특정 RNA를 신경세포의 긴 ‘전선’과 같은 축삭(axon)의 끝까지 운반하는 데 관여하는 원리를 규명했다고 14일 밝혔다.
신경세포는 다른 세포와 달리 나뭇가지처럼 길게 뻗어 있다. ‘축삭’은 다른 신경세포로 신호를 보내는 긴 통로이고, ‘수상돌기(dendrite)’는 다른 신경세포의 신호를 받아들이는 가지다. 뇌가 정상적으로 발달하고 기능하려면 이 구조들이 제대로 자라고 서로 연결돼야 한다.
문제는 신경세포가 매우 길다는 점이다. 세포 중심에서 만들어진 RNA가 실제로 필요한 곳은 멀리 떨어진 신경세포의 끝일 수 있다. 따라서 수많은 RNA 가운데 필요한 것을 골라 정확한 위치까지 보내는 과정이 중요하다.
택배 물건이 만들어졌다고 배송이 끝나는 것이 아니라 정확한 주소로 배달돼야 하는 것과 같다. RNA 역시 제대로 만들어지는 것만큼 필요한 장소에 제때 도착하는 것이 중요하다. 하지만 신경세포가 어떤 RNA를 골라 어떻게 멀리 떨어진 곳까지 보내는지는 충분히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 그 열쇠가 RNA에 붙는 작은 화학적 표지인 ‘m6A’에 있다는 사실을 확인했다. m6A는 RNA를 구성하는 염기에 붙어 RNA의 기능과 수명 등에 영향을 주는 화학적 변형이다. 이번 연구에서는 특정 RNA가 필요한 곳으로 이동하도록 돕는 일종의 ‘배송 표지’ 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.
연구팀은 먼저 RNA에 m6A라는 표지를 붙여주는 ‘메틸화 효소’가 작동하지 않도록 만든 실험용 생쥐를 분석했다. 쉽게 말해 RNA에 ‘배송 표지’가 제대로 붙지 않도록 한 것이다. 그 결과 신경세포에서 길게 뻗어나가는 신경돌기(neurite)가 제대로 성장하지 못했다. 이를 통해 m6A가 신경세포의 초기 성장에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다.
이어 연구팀은 정밀 분석기술인 ‘m6A-SAC-seq’을 이용해 생쥐 뇌의 수많은 RNA 가운데 어떤 RNA의 어느 위치에 m6A가 붙어 있는지를 RNA를 이루는 한 글자(염기) 단위까지 확인할 수 있는 정밀 지도를 만들었다. 이를 통해 축삭 성장에 필요한 특정 RNA에도 m6A가 붙어 있다는 사실을 확인했다.
연구팀은 이 ‘배송 표지’를 알아보고 RNA를 실제로 이동시키는 과정도 밝혀냈다. ‘YTHDF2’라는 단백질이 m6A가 붙은 RNA를 알아보고, ‘FMRP’와 ‘KIF5C’라는 다른 단백질들과 함께 RNA가 신경세포 끝까지 이동하도록 돕는다는 사실을 확인했다. 택배에 비유하면 m6A가 RNA에 붙은 ‘배송 표지’라면 YTHDF2는 이를 알아보는 역할을 하고, FMRP와 KIF5C는 RNA가 목적지까지 이동하도록 돕는 ‘운반 시스템’인 셈이다.
특히 YTHDF2는 그동안 주로 필요 없어진 RNA의 분해를 돕는 단백질로 알려져 있었다. 이번 연구를 통해 RNA의 분해뿐 아니라 필요한 RNA가 제 위치로 이동하는 데에도 관여한다는 새로운 역할이 밝혀졌다.
이번 연구는 뇌질환을 바라보는 새로운 관점도 제시한다. 지금까지는 RNA가 제대로 만들어지고 유지되는지가 중요했다면, 앞으로는 정상적으로 만들어진 RNA가 필요한 신경세포의 위치까지 제대로 전달되는지도 살펴볼 수 있게 됐다.
즉, RNA 자체에는 문제가 없더라도 ‘배송 표지’나 운반 과정에 이상이 생겨 필요한 곳에 도착하지 못하는 현상이 뇌질환과 관련돼 있는지를 연구할 수 있는 새로운 길이 열린 것이다.
향후 신경발달질환이나 퇴행성 뇌질환에서 이러한 ‘RNA 배송 오류’가 실제로 나타나는지, 또 이것이 신경세포의 기능 저하나 질환 발생과 어떤 관련이 있는지를 밝히는 후속 연구로 이어질 수 있다. 나아가 이러한 연관성이 확인된다면 장기적으로는 RNA가 필요한 위치에 제대로 전달되도록 이동 과정을 조절하는 새로운 치료 전략을 연구하는 데에도 활용될 가능성이 있다.
또한 연구팀이 구축한 신경계의 고해상도 m6A 지도는 앞으로 뇌 노화와 퇴행성 뇌질환에서 RNA의 화학적 표지와 이동 과정이 어떻게 달라지는지를 연구하는 기초자료로 활용될 수 있다.
윤기준 교수는 “이번 연구는 RNA에 붙는 작은 화학적 표지가 RNA의 수명만 조절하는 것이 아니라, 필요한 RNA가 신경세포 안에서 제 위치로 이동하는 데에도 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혔다”며 “향후 뇌질환에서 RNA가 필요한 곳까지 제대로 전달되지 않는 원인을 이해하고 새로운 치료 가능성을 연구하는 데 기초가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구에는 KAIST 생명과학과 구본상·황희선 학생과 아지트 쿠마르(Ajeet Kumar) 박사가 공동 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 7월 30일 게재됐다.
※ 논문명:The m⁶A reader YTHDF2 regulates mRNA transport and axon outgrowth in developing neurons, DOI: 10.1038/s41467-026-76161-8
※ 저자 정보: 공동 제1저자(구본상, 아지트 쿠마르(Ajeet Kumar), 황희선), 참여저자( 박민영, 이성민, 이기헌, 문지훈, 양재원, 박찬우, 이새봄, 조희정, 김우일, 조은지, 이하경, 이창원, 우재성, 윤종혁, 김윤기), 교신저자(윤기준)
이번 연구는 과학기술정보통신부의 한국연구재단(NRF) 신진연구사업과 포스코청암재단, 서경배과학재단의 지원을 받아 수행됐다.
2026.09.14
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안개 속 투명한 물체도 선명하게 본다…한 번의 촬영으로 복원
안개나 불투명한 막 뒤에 가려진 투명한 물체도 한 번의 촬영만으로 원래 모습을 찾아낸다. 우리 대학 연구진이 빛이 심하게 흩어지는 환경에서도 인공지능(AI)과 광학 원리를 이용해 투명한 물체의 모양과 두께, 위치를 동시에 복원하는 기술을 개발했다. 이번 기술은 반도체·디스플레이의 투명 부품 검사와 바이오 영상 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 두 개의 움직이는 산란층(안개나 불투명한 막처럼 빛을 여러 방향으로 흩뜨리는 층) 사이에 완전히 가려진 위상 물체(일반 카메라로는 잘 보이지 않지만 빛이 지나갈 때 아주 미세한 변화를 일으키는 투명한 물체)를 한 번의 촬영만으로 복원하는 단일 촬영 위상 영상(Single-shot Phase Imaging) 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
위상 물체는 유리나 투명 비닐, 살아 있는 세포처럼 일반 카메라로는 주변과 밝기 차이가 거의 없어 잘 보이지 않는 물체다. 하지만 빛이 물체를 통과하면서 생기는 아주 미세한 변화(위상)를 분석하면 물체의 형태와 광학적 두께까지 알아낼 수 있다. 그래서 위상 영상 기술은 살아 있는 세포를 염색하지 않고 관찰하거나 반도체와 디스플레이의 투명 부품을 검사하는 데 활용된다.
문제는 안개 낀 창문 너머를 촬영하면 물체가 흐릿하게 보이는 것처럼, 물체 앞뒤에 있는 산란층(빛을 여러 방향으로 흩뜨리는 층)이 움직이면 빛의 경로도 계속 바뀌어 물체의 정보를 정확히 얻기 어려웠다는 점이다. 그래서 기존 기술은 같은 대상을 여러 번 촬영하거나 산란 환경을 미리 측정해야 했고, 많은 학습 데이터를 이용해 인공지능을 훈련시키는 과정도 필요했다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 돋보기로 빛을 모으듯 (Focused Illumination, 점조명) 빛을 한곳에 집중시켜 첫 번째 산란층을 통과한 빛이 물체의 정보를 최대한 안정적으로 담도록 했다.
이후 빛이 물체와 산란층을 통과하면서 어떻게 변하는지를 계산하는 광학 모델과 인공지능(AI)을 결합했다. 일반적인 AI처럼 수많은 정답 사진을 미리 학습하는 대신, ‘이 빛이 어떤 경로로 거쳐 왔을까’를 물리 법칙에 따라 거꾸로 추적하며 실제 모습을 찾아가는 방식이다.
마치 안개 속에서 흐릿하게 찍힌 사진 한 장만 보고 안개를 걷어내듯 원래 모습을 복원하는 것과 같다. 연구팀은 이를 통해 한 번 촬영한 영상(빛의 세기를 측정)만으로 투명 물체의 모양과 두께는 물론 빛이 얼마나 산란됐는지, 물체가 어디에 있는지까지 동시에 알아내는 데 성공했다.
또한 물체의 위치가 바뀌거나 산란층이 움직여 빛이 흐려지는 정도가 달라져도 별도의 학습 데이터 없이 안정적으로 작동했다. 실험에서도 다양한 산란 환경에서 기존 단일 촬영 위상 복원 기술보다 물체의 경계와 세부 구조를 더욱 선명하게 복원했다.
이번 기술은 안개 낀 유리창 너머의 물체를 선명하게 보는 것처럼, 기존 광학 장비로는 검사하기 어려웠던 반도체·디스플레이용 투명 부품과 광학 소재를 더욱 정밀하게 검사하고, 살아 있는 세포를 손상 없이 관찰하는 바이오 영상, 차세대 광학 센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.
장무석 교수는 "이번 연구는 안개나 불투명한 막처럼 빛이 심하게 흐트러지는 환경에서도 한 번의 촬영만으로 투명한 물체의 모양과 위치를 복원한 첫 사례”라며 "앞으로는 더 복잡한 환경에서도 안정적으로 작동하는 기술로 발전시켜 반도체 검사와 바이오 영상 등 다양한 분야에 활용할 계획”이라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 바이오및뇌공학과 김유선 석사과정과 송국호 박사과정이 공동 제1저자로 참여하고 장무석 교수가 교신저자를 맡았으며, 광학 분야 국제학술지 Optica에 7월 20일 자 게재됐다.
※논문명: Single-shot imaging of phase objects fully enclosed by dynamic scattering layers,
DOI: https://doi.org/10.1364/OPTICA.593328
해당 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 선도연구센터, 미래유망융합기술파이오니어, 우수연구-핵심연구((RS-2021-NR060086, RS-2023-00251628, RS-2026-25479811), 삼성전자전략산학과제 (IO260313-15915-01)의 지원을 받아 수행됐다.
2026.08.06
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아이처럼 세상의 원리 스스로 배우는 AI 월드모델 개발..ICML 2026 최우수논문상
AI에게 변화 전과 변화 후만 보여줬더니, 다음을 예측하는 것을 넘어 왜 그렇게 변했는지 스스로 원리를 찾아 이해하는 AI가 등장했다. 우리 대학 연구진이 관측만으로 세계의 작동 원리를 스스로 이론화하는 차세대 월드모델(World Model, AI가 세상을 이해하고 예측하기 위해 내부적으로 만드는 세계 모델) 기술을 개발했다.
우리 대학은 전산학부 안성진 교수 연구팀이 AI가 관측한 정보만으로 세계의 작동 원리를 스스로 이론화하도록 하는 새로운 학습 패러다임‘이론화 학습(L2T, Learning-to-Theorize)’을 제안하고, 이를 구현한 신경망 기반 이론 생성 모델 ‘NEO(Neural Theorizer, 네오)’를 개발했다고 27일 밝혔다.
이번 연구는 지난 7월 9일 서울에서 열린 세계 최고 권위의 인공지능 학회 제43회 국제기계학습학회(ICML 2026, International Conference on Machine Learning)에서 구두발표(Oral) 논문으로 선정됐다. 이는 전체 투고 논문 23,918편 가운데 상위 0.7%(168편)에 해당하는 성과다. 또한 구성적 학습 워크숍(Compositional Learning Workshop)에서는 최우수논문상(Best Paper Award)을 수상했다.
인공지능의 월드모델(World Model)은 로봇 제어와 자율주행, 생성형 AI, 자율 에이전트(스스로 판단하고 행동하는 AI) 등 다양한 분야의 핵심 기반기술이다. 지금까지의 월드모델은 주로‘다음에 무엇이 일어날지'를 예측하는 데 초점을 맞춰 왔다. 하지만 다음 장면을 잘 예측하더라도 왜 그런 변화가 일어났는지, 즉 세상의 작동 원리까지 이해하지는 못한다는 한계가 있었다.
연구팀은 이러한 한계를 인간의 학습 방식에서 해결책을 찾았다. 사람은 말을 배우기 전 어린 시절부터 세상이 어떻게 움직이는지에 대한 내부 이론을 스스로 만들며 세상을 이해한다. 연구팀은 이러한 발달인지과학의 관점을 인공지능에 적용해, 미래를 예측하는 AI가 아니라 세상의 원리를 스스로 이해하는 AI를 구현했다.
연구팀이 제안한 L2T(Learning-to-Theorize)는 정답이나 규칙을 미리 알려주지 않는다. 오직‘변화 전'과‘변화 후'의 관측 결과만 제시하면 AI가 그 사이에서 어떤 규칙이 작동했는지를 스스로 찾아낸다. 즉, 기존 AI가‘다음을 맞히는 것'에 집중했다면, 이번 AI는‘왜 그런 변화가 일어났는지'를 이해하도록 만든 것이 핵심이다.
이를 구현하기 위해 연구팀은 NEO(Neural Theorizer, 신경망 기반 이론 생성 모델)도 함께 개발했다. NEO는 관측된 변화 속에 숨어 있는 규칙을 스스로 찾아 이를 실행 가능한 형태의 규칙으로 정리한다. 이렇게 만들어진 규칙은 새로운 상황에서도 자유롭게 조합해 활용할 수 있다.
예를 들어 NEO는 회전(Rotate), 이동(Left·Down), 색칠(Paint)과 같은 기본 규칙을 각각 독립적으로 스스로 학습한다. 이후 학습 과정에서 한 번도 보지 못했던 새로운 조합인‘아래로 이동한 뒤 색을 칠하고 회전하는' 작업이 주어져도, 이미 익힌 기본 규칙들을 조합해 새로운 상황을 설명하고 해결할 수 있다.
반면 기존 AI는 여러 규칙이 섞인 패턴 자체를 통째로 외우는 방식이어서 처음 보는 새로운 조합이 등장하면 성능이 크게 떨어졌다. 연구팀은 다양한 실험을 통해 이번 기술이 구성적 일반화(Compositional Generalization, 기존에 배운 기본 규칙을 조합해 처음 보는 문제까지 해결하는 능력)에서 기존 방식보다 뛰어난 성능을 보였음을 입증했다.
안성진 교수는 "이번 연구는 인공지능(AI)의 세계 이해를 단순한 미래 예측에서 세상의 작동 원리를 스스로 설명하는 단계로 확장한 첫걸음”이라며 “예측 중심의 월드모델을 넘어‘월드 시어리 모델(World Theory Model)'이라는 새로운 방향을 제시했다. 앞으로 지능형 로봇과 자율 에이전트는 물론 과학적 발견을 지원하는 AI 등 다양한 분야의 핵심 기술로 발전할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 전산학부 백두진 석사과정과 이규빈 석사과정이 공동 제1저자로 참여하였다.
※ 논문명: Learning to Theorize the World from Observation, 논문 링크: https://arxiv.org/abs/2605.03413
※ 저자: Doojin Baek*, Gyubin Lee*, Junyeob Baek, Hosung Lee, Sungjin Ahn (*공동 제1저자) 한편, 해외우수과학자유치사업과 해외우수연구기관 협력허브 구축사업(과기부, 한국연구재단)의 지원을 받아 수행됐다.
2026.07.27
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웹툰 '보는 시대' 끝...'경험하는 시대' 연다
스마트폰 화면 속 웹툰이 현실 공간으로 뛰쳐나온다. ‘보는 웹툰'에서‘경험하는 웹툰'의 시대가 열린다. 우리 대학 연구진이 다양한 독자들이 현실 공간에서 웹툰을 입체적으로 즐길 수 있는 차세대 확장현실(XR, eXtended Reality, 가상현실·증강현실·혼합현실을 아우르는 기술) 만화 플랫폼을 세계 최초로 개발했다. 웹툰의 무대를 화면에서 현실로 넓히며 미래 만화의 새로운 가능성을 제시했다.
우리 대학은 전기및전자공학부 이안 오클리(Ian Oakley) 교수 연구팀이 인간-컴퓨터 상호작용(HCI, Human-Computer Interaction, 사람이 컴퓨터와 보다 쉽고 자연스럽게 상호작용하는 방법을 연구하는 분야) 전문가와 실제 웹툰 창작자, 독자 등 15명이 참여한 체계적인 사용자 연구를 통해, 차세대 확장현실(XR) 만화가 갖춰야 할 핵심 디자인 원칙과 발전 방향을 제시했다고 21일 밝혔다.
연구팀은 XR 환경에서 만화를 읽고 직접 제작할 수 있는 새로운 플랫폼‘코믹스XR(ComiXR)'을 개발하고, 참가자들이 기존 인쇄 만화를 XR 환경으로 직접 변환해 제작하고 체험하도록 했다.
종이 만화책에서 출발한 만화는 스마트폰의 등장과 함께 세로 스크롤 방식의 웹툰으로 진화하며 폭발적으로 성장해 왔다. 연구팀은 웹툰의 다음 진화 단계로 XR 기기에 주목했다. 화면에서는 구현하기 어려운 공간감과 입체 음향, 시선 추적(Eye Tracking, 사용자의 눈동자 움직임을 인식하는 기술) 등을 만화에 접목하기 위해 메타 퀘스트 프로(Meta Quest Pro) 기반의 ComiXR 플랫폼을 구축했다.
실험 참가자들은 기기를 착용한 채 실제 방 안에 3차원(3D) 캐릭터와 말풍선, 의성어 등을 자유롭게 배치하며 자신에게 가장 편안하고 몰입감 높은 만화 공간을 직접 구성했다.
실험 결과, 독자들은 단순히 평면 만화 페이지를 가상 공간에 띄우는 방식보다 현실 공간의 깊이감을 적극 활용하는 연출을 훨씬 선호했다. 배경 뒤에 캐릭터를 배치하고 말풍선을 별도의 층으로 분리했을 때 몰입감이 크게 향상됐다. 특히 독자의 시선을 추적해 특정 캐릭터를 바라볼 때만 다음 대사가 나타나도록 하는 기능은 결말을 미리 보게 되는‘스포일러'를 효과적으로 방지하는 것으로 나타났다.
또한 독자의 표정 변화에 따라 특수효과가 나타나고, 햅틱(Haptic, 진동 등 촉각을 통해 정보를 전달하는 기술) 기능으로 등장인물의 심장 박동까지 전달하는 등 기존 만화에서는 경험할 수 없었던 새로운 감각적 경험도 구현했다.
연구팀은 이번 연구를 통해 XR 만화를 위한 네 가지 핵심 디자인 개념도 제안했다. 첫째, 방 안 벽을 갤러리처럼 활용하는‘패널 갤러리(Panel Gallery)', 둘째, 책상이나 벽 위에 만화를 팝업북처럼 띄우는‘팝업(Pop-up)', 셋째, 야외 공간에 3D 캐릭터와 만화 요소를 배치하는‘어라운드 코믹(Around Comic)', 넷째, 저시력자를 포함한 다양한 독자의 접근성을 높이는‘인클루시브 코믹스(Inclusive ComiX, 모두를 위한 포용형 XR 만화)'다.
연구팀은 XR 만화가 기존 스마트폰 웹툰을 대체하기보다 작품의 세계관을 더욱 생생하게 체험하는 특별 전시와 교육 콘텐츠, 그리고 시각장애인과 저시력자 등 다양한 이용자의 문화 접근성을 높이는 새로운 플랫폼으로 활용될 것으로 전망했다.
이안 오클리 교수는 "이번 연구는 단순히 만화를 입체적으로 구현한 것이 아니라, 독자의 공간과 시선, 움직임까지 고려해 미래의 만화를 어떻게 설계해야 하는지를 제시한 연구”라며 "앞으로 XR 기술은 누구나 만화를 더욱 몰입감 있게 경험할 수 있는 새로운 콘텐츠 환경을 만드는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 KAIST 정보전자연구소 아마르 알타이(Ammar Al-Taie) 박사후연구원이 제1저자로, 전기및전자공학부 한현영 박사과정생이 공동 저자로 참여했다. 연구 결과는 인간-컴퓨터 상호작용 및 디자인 분야 최고 권위 국제학술대회인 에이씨엠 디아이에스 2026(ACM DIS, Designing Interactive Systems Conference 2026)에서 발표됐으며, ComiXR 플랫폼은 오픈소스로 공개돼 누구나 활용할 수 있다.
※ 논문명: ComiXR: Exploring Comic Layouts in eXtended Reality, DOI: https://doi.org/10.1145/3800645.3812857, 오픈소스: https://github.com/ammarjamal/ComiXR
※ 관련 동영상: https://drive.google.com/drive/folders/1D9Efp3T0biDbUm1K5Gu6HLSSy89Uaq8R?usp=sharing
한편 이번 연구는 KAIST 장영실 펠로우십 프로그램과 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원(IITP)의 ITRC(Information Technology Research Center, 대학 ICT 연구센터) 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
2026.07.21
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빛만 비추면 버튼이 솟아오른다
전선도 구동 장치도 없다. 빛만 비추면 금속 표면이 버튼처럼 스스로 솟아오른다. 우리 대학 연구진이 빛을 잘 흡수하기 위한 별도의 코팅 없이도 빛만으로 형태를 바꾸는 금속 구조를 개발했다. 실제 버튼처럼 솟아오르는 금속 구조는 촉각 인터페이스와 형상 디스플레이는 물론, 차세대 웨어러블 기기와 소프트 로봇 개발에 새로운 가능성을 열 것으로 기대된다.
우리 대학은 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 하나의 UV(자외선, Ultraviolet) 레이저 공정만으로 평평한 니켈-티타늄 형상기억합금(SMA, Shape Memory Alloy, 일정 온도 이상에서 원래 형태를 기억해 되돌아가는 특수 금속) 시트를 빛을 받으면 스스로 입체 구조로 변하는 메타모핑(Meta-morphing, 외부 자극에 따라 미리 설계한 형태로 변형되는) 구조로 만드는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.
차세대 웨어러블 기기와 소프트 로봇은 얇고 가벼우면서도 필요할 때 원하는 형태로 자유롭게 변형될 수 있는 기술이 핵심이다. 이러한 기술은 형상 디스플레이와 적응형 표면(필요에 따라 형태가 변하는 표면), 웨어러블 인터페이스, 소프트 로봇 등 다양한 미래 기술의 기반이 될 것으로 주목받고 있다.
연구팀은 평평한 금속판에 정교한 절개와 접힘 패턴을 설계해 미리 정한 입체 모양으로 변형되도록 구현했다. 이는 종이를 오려 입체 구조를 만드는 키리가미(Kirigami) 원리를 금속에 적용한 것이다.
형상기억합금은 가볍지만 큰 힘을 낼 수 있어 웨어러블 기기와 소프트 로봇의 핵심 구동 소재로 활용되고 있다. 그러나 기존 기술은 이 금속이 빛을 충분히 흡수하지 못해 별도의 광흡수 코팅이 필요했다. 그래핀 산화물(Graphene Oxide)이나 질화티타늄(TiN) 같은 코팅은 반복 사용하면 벗겨질 수 있고, 제작 공정이 복잡하며 반응 속도를 떨어뜨릴 수 있다는 한계가 있었다.
연구팀은 이를 해결하기 위해 UV 레이저 미세가공 기술을 활용했다. 레이저를 한 번 조사하는 것만으로 금속을 원하는 형태로 가공하는 동시에 표면이 빛을 잘 흡수하도록 만들어, 별도의 광흡수 코팅이 필요 없는 제작 방식을 구현했다.
이번 연구의 핵심은 금속이 얼마나 변형될지 뿐만 아니라 어떤 순서로 형태를 바꿀지까지 하나의 금속 안에 미리 설계했다는 점이다. 연구팀은 레이저 가공 방식을 조절해 같은 빛을 비춰도 어떤 부분은 먼저, 다른 부분은 나중에 변형되도록 구현했다. 별도의 전기 신호나 복잡한 제어장치 없이도 금속 스스로 정해진 순서에 따라 형태를 바꾸도록 만든 것이다.
연구팀은 이 기술을 근적외선(NIR, Near Infrared) LED와 결합해 화면 일부가 실제로 솟아오르는 형상 디스플레이(화면이 실제로 입체 형태로 변하는 디스플레이)와 햅틱(Haptic, 촉각을 전달하는 기술) 인터페이스를 구현했다. 문자 'K→A→I→S→T'를 순차적으로 표시하고, 손끝으로 방향을 안내하는 촉각 신호를 구현하는 데도 성공했다.
오일권 교수는 "이번 기술은 별도의 코팅 공정 없이 단일 금속 소재 안에 기계적 변형과 광학적 특성을 동시에 새겨 넣은 새로운 제조 플랫폼"이라며 "빛만으로 형상을 자유롭게 제어할 수 있어 적응형 표면, 인터랙티브 햅틱 인터페이스, 차세대 웨어러블 기기, 광열 기반 소프트 로봇 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
기계공학과 김현수 석사과정이 제1저자로, 오일권 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 게재됐으며, 연구의 우수성을 인정받아 2026년 6월 4일 발행된 Advanced Science Vol. 13, No. 31의 이면 표지 논문(Inside Back Cover)으로 선정됐다.
※ 논문명: Monolithic UV-Laser Programming of Photothermally Meta-Morphing SMA Structures: Dual-Encoded Kirigami Mechanics and Photonic Absorbance, DOI: https://doi.org/10.1002/advs.74930
※ 관련 동영상: 홍보 영상 [Advanced Sciecne] - Google Drive
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 한국연구재단 중견연구지원사업(RS-2024-00345241), 미래융합파이오니어사업(RS-2023-00302525), 나노·소재기술개발사업(RS-2025-25441263) 및 과학기술정보통신부 InnoCORE 프로그램(N10250154)의 지원을 받아 수행됐다.
2026.07.20
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반도체 속 '전기 병목현상' 해결 실마리 찾았다
반도체 안에서 전기가 흐르는 길목이 막히면 성능이 떨어지고 전력 낭비가 커진다. 국내 연구진이 이러한 ‘전기 병목현상’을 해결할 수 있는 새로운 구조를 개발하고, 전기가 끊김 없이 흐르는 모습을 세계 최초로 확인했다. 이번 성과는 AI 반도체와 초저전력 반도체 등 미래 반도체의 성능과 전력 효율을 높일 핵심 원천기술로 기대된다.
우리 대학은 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 신소재공학과 강기범 교수, 성균관대학교(총장 유지범) 조성범 교수 연구팀과 공동으로 차세대 반도체 소자로 주목받는 2차원 소재(원자 한두 층 두께의 초박막 소재)에서 전기가 막힘없이 흐르는 새로운 구조를 구현하고, 이를 나노미터(㎚, 10억분의 1m) 수준에서 직접 관찰할 수 있는 분석 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다.
반도체는 금속 전극과 반도체가 만나는 경계에서 접촉 저항(Contact Resistance, 서로 다른 두 물질이 맞닿는 경계에서 전기가 흐를 때 발생하는 저항) 때문에 성능이 떨어지고 전력 손실이 발생한다. 특히 반도체가 점점 작아질수록 접촉 저항의 영향은 더욱 커져 차세대 반도체 개발의 가장 큰 기술적 난제로 꼽혀왔다.
연구팀은 기존처럼 금속 전극을 반도체 위에 붙이는 대신, 하나의 2차원 소재 안에서 준금속(금속처럼 전기가 잘 흐르는 성질)과 반도체 영역을 연속적으로 구현했다. 같은 소재 안에서 두 영역이 자연스럽게 이어지도록 만들어 전류가 경계에서 막히지 않고 흐를 수 있음을 세계 최초로 입증했다.
즉, 원자층 두께의 2차원 소재인 백금 다이셀레나이드(PtSe₂, Platinum Diselenide) 하나의 박막 안에서 준금속 영역과 반도체 영역을 연속적으로 구현했다. 같은 소재 안에서 두 영역이 자연스럽게 이어지는 단일체(Monolithic, 하나의 소재를 끊김 없이 연속적으로 형성한 구조)를 구현함으로써 전류가 경계에서 막히지 않고 흐를 수 있는 새로운 구조를 제시했다.
연구팀은 원자힘현미경(AFM, Atomic Force Microscope, 탐침을 이용해 표면과 전기적 특성을 원자 수준까지 측정하는 현미경)을 활용해 박막 내부에서 전하가 이동하는 모습을 나노미터 수준에서 직접 시각화했다.
그 결과 준금속 영역에서 반도체 영역으로 전류가 이동할 때 흐름이 막히거나 방향이 꺾이는 ‘전기 병목현상’ 없이 자연스럽게 이어지는 것을 세계 최초로 확인했다. 이는 단일체 계면이 전류의 흐름을 방해하지 않는다는 사실을 실험적으로 입증한 첫 사례다.
나아가 연구팀은 반도체 영역에 실제 트랜지스터(전류의 흐름을 제어하는 반도체의 기본 소자)처럼 전기장을 가해 동작을 검증했다. 그 결과 금속-반도체가 결합된 구조에서 전류의 흐름을 안정적으로 제어할 수 있음을 확인해 차세대 전자소자로서의 활용 가능성도 입증했다.
이번 연구는 2차원 소재를 이용한 차세대 반도체 소자의 접촉 저항을 획기적으로 줄일 수 있는 원천기술로, 향후 AI 반도체, 초저전력 반도체, 차세대 로직 반도체 등 미래 반도체 기술 개발에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.
홍승범 교수는 “이번 연구는 2차원 반도체 계면에서 전류가 흐르는 모습을 나노미터 수준에서 직접 확인한 세계 최초의 사례”라며 “단일체 계면이 전류의 흐름을 방해하지 않는다는 사실을 실험적으로 입증한 만큼, 다양한 차세대 반도체의 접촉 저항 문제를 해결하는 핵심 원천기술로 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 KAIST 신소재공학과 김연규 박사과정, 견민승 박사와 성균관대학교 홍지훈 박사과정이 공동 제1저자로 참여했으며, 재료과학 분야 국제학술지 『매터(Matter)』 2026년 7월호에 게재됐다.
※논문명: Nanoscale imaging of charge transport across the semimetal-semiconductor interface in monolithic platinum diselenide, DOI: https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102873
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 STEAM연구사업 및 나노소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2026.07.13
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산업및시스템공학과 안정연 교수, 2026 한국갤럽학술상 수상
2026년 7월 개최된 한국통계학회 하계학술대회에서 우리 대학 산업및시스템공학과 안정연 교수가 고차원 데이터 분석 등 통계학 분야의 탁월한 연구 업적을 인정받아 ‘한국갤럽학술상’을 수상했다. 특히 안 교수는 2006년 이 상이 제정된 이래 역대 최초의 여성 수상자로 선정되며 학계의 큰 주목을 받았다.
한국갤럽학술상은 통계학 및 통계의 발전과 관련 분야 연구 활동을 장려하기 위해 한국갤럽이 2006년부터 지원하고 있는 권위 있는 상이다. 한국통계학회는 엄정한 심사를 거쳐 매년 단 1명의 수상자를 선정하고 있으며, 탁월한 연구업적으로 학계 발전에 크게 공헌한 연구자를 발굴하기 위해 저명 통계학 학술지에 게재된 논문의 수, 대표 업적의 JCR 인용 현황 등을 종합적으로 고려하여 평가하고 있다.
안정연 교수는 전통적인 통계 이론이 주로 대표본(large sample)에 의존해 온 한계를 넘어, 최근 대두되고 있는 '고차원 데이터 분석' 분야를 개척한 선구자적인 학자로 꼽힌다. 특히 안 교수는 객체 지향적 데이터 분석, 데이터 프라이버시, 빅데이터 분석 분야 등에서 통계학 이론 및 응용 분야의 최상위권 SCI급 학술지에 다수의 논문을 출판하며 세계적 수준의 연구 역량을 입증했다.
학회 추천위원회는 “안 교수의 연구는 이론적 깊이를 갖추었을 뿐만 아니라 응용 분야의 파급력 또한 매우 높은 분야”라며, “최근 연구 결과의 활용 범위를 더욱 넓혀가고 있어 향후 다양한 학문 및 산업 분야에 공헌할 가능성이 매우 높아 본 학술상의 취지에 가장 부합하는 학자”라고 추천 및 선정 사유를 밝혔다.
안 교수는 “학회와 동료 연구자분들께 깊이 감사드린다”며, “앞으로도 고차원 데이터 분석의 지평을 넓히고, 통계학이 다양한 응용 분야의 난제들을 해결하는 데 기여할 수 있도록 연구에 매진하겠다”고 수상 소감을 전했다.
2026.07.10
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미래 전기차 핵심 '공기 흐름 제어' 기술 세계 최고 학회 인정
미래 자동차는 엔진이나 모터뿐 아니라 ‘공기'의 흐름까지 제어한다. 우리 대학 연구진이 주행 상황에 맞춰 공기의 흐름을 실시간으로 조절해 고성능 전기차의 주행 성능과 안전성을 높이는 능동 공력(주행 상황에 맞춰 공기의 흐름을 자동으로 조절하는 기술)을 개발했다.
우리 대학은 전기및전자공학부 심현철 교수 연구실이 현대자동차의 지원을 통해 고성능 전기차에 적용 가능한 다중 능동 공력(Multi-Surface Active Aerodynamic) 시스템(차량 앞뒤의 여러 공력 장치를 하나의 시스템으로 통합 제어하는 기술)을 개발하고 이를 실제 차량에 적용해 서킷 환경에서 검증했다고 3일 밝혔다.
나성원 박사과정학생이 제1저자로 수행한 이번 연구는 2026년 6월 미국 미시간주 디트로이트에서 열린 세계 최고 권위의 지능형 차량 분야 국제학술대회인 IEEE Intelligent Vehicles Symposium(IV 2026)에서 최우수 학생논문상 1위(First Prize Best Student Paper Award)를 수상했다.
이번 상은 전 세계 학생 논문 가운데 가장 우수한 연구에 수여되는 최고상이다. 특히 이번 연구는 전체 채택 논문 가운데 약 8.5%만 선정되는 구두 발표(Oral Presentation·학회가 우수 논문을 선정해 현장에서 직접 발표하도록 하는 세션)에 선정된 데 이어, 발표 논문을 대상으로 한 최종 심사를 거쳐 최우수 학생논문상을 수상하며 연구의 독창성과 기술적 완성도를 동시에 인정받았다.
IEEE Intelligent Vehicles Symposium(IV)은 IEEE Intelligent Transportation Systems Society(ITSS)가 주관하는 지능형 차량 분야 최고 권위의 국제학술대회로, 자율주행, 차량 제어, 인공지능(AI), 미래 모빌리티 기술 등을 주제로 세계 각국의 대학과 연구기관, 자동차 제조사들이 최신 연구 성과를 발표하는 학술대회이다.
연구팀은 차량 전면과 후면에 장착된 4개의 능동 공력 장치를 하나의 시스템으로 통합 제어하기 위해 풍동 실험(강한 바람을 만들어 실제 주행과 같은 공기 흐름을 재현하는 시험) 기반 공력 모델을 구축했다.
또한 차량의 속도와 조향 상태 등 주행 상황을 실시간으로 분석해 최적의 공력 모드를 선택하는 제어 프레임워크를 개발했으며, 이를 고정밀 차량 시뮬레이션(실제 차량의 움직임을 컴퓨터에서 정밀하게 구현한 가상 시험)과 실제 차량 실험을 통해 검증했다.
기존 연구들이 시뮬레이션 중심으로 수행됐던 것과 달리, 연구팀은 FIA Grade 1 규격(포뮬러원(F1) 경기를 개최할 수 있는 국제 최고 수준의 서킷 규격)의 영암 국제자동차경주장(Korea International Circuit)에서 실제 차량 주행 시험을 수행해 기술의 실효성을 입증했다.
실험 결과 제안한 능동 공력 시스템은 고성능 전기차의 랩타임(서킷 한 바퀴를 도는 데 걸리는 시간) 단축, 제동 성능 향상, 코너링 성능 향상, 차량 안정성 확보에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 시뮬레이션과 실제 차량 실험에서 일관된 성능 향상을 확인함으로써 향후 고성능 전기차는 물론 자율주행차와 소프트웨어 정의 자동차(SDV·소프트웨어 업데이트를 통해 기능을 지속적으로 개선하는 미래형 자동차) 등 미래 모빌리티에 적용 가능한 핵심 기술의 가능성을 제시했다.
나성원 박사과정학생은 심현철 교수 연구실이 2021년부터 참가해 지속적으로 우수한 성과를 거두고 있는 인디 자율주행 챌린지(IAC, Indy Autonomous Challenge)에서 KAIST 유레카(EURECAR) 팀장을 맡아 최고 시속 290km의 자율주행을 성공적으로 수행했다. 이를 통해 초고속 자율주행 차량 제어 분야에서 세계적 수준의 연구개발 역량을 축적했으며, 이번 연구에도 그 경험을 적용했다.
심현철 교수는 "그간 우리 연구실이 인디 자율주행 챌린지 등 고속 자율주행 레이싱에 참가하여 얻은 다양한 경험을 바탕으로 실제 차량 기반의 능동 공력 제어 기술이 세계 최고 수준의 학술대회에서 최우수 학생논문으로 선정돼 매우 뜻깊게 생각한다"며 "이번 연구가 향후 고성능 전기차뿐 아니라 미래 자동차의 주행 성능과 안전성을 동시에 높이는 핵심 기술로 이어질 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구의 제1저자는 나성원 박사과정이며, 양승진, 황영준, 왕정하 석사과정 학생이 공동저자로 참여했다. 또한 현대자동차 최장한 책임연구원, 이정수 책임연구원, 손정기 책임연구원이 공동 연구자로 참여했다.
※ 논문명: Development of an Active Aerodynamic System for Improving Circuit Driving Performance of High-Performance Electric Vehicles, 논문 링크:https://drive.google.com/file/d/1H68vDCwL9LJT-aONUHOOTmePxC14phC8/view
2026.07.03
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