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강정구 교수, 수십 초 내 충전가능한 물 기반 저장소자 개발
우리 대학 EEWS대학원 강정구 교수 연구팀이 수십 초 내 급속충전이 가능한 물 기반의 융합에너지 저장소자를 개발했다.
이 기술은 그래핀 기반의 고분자 음극 및 나노 금속 산화물 양극 개발을 통한 높은 에너지 밀도를 가지며 급속 충전이 가능한 융합 에너지 저장소자로 향후 휴대용 전자기기에 적용 가능할 것으로 기대된다.
옥일우 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 에너지재료분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 1월 15일자에 게재됐다.
기존의 물 기반 에너지 저장장치는 낮은 구동전압과 음극재료의 부족으로 에너지 밀도가 낮고 급속 충전에 한계가 있었다.
에너지 저장장치는 두 전극에 의해 에너지 저장 용량이 정해지며 양극, 음극의 균형이 이뤄져야 고안정성을 갖는다. 일반적으로 두 전극은 전기적 특성에 차이를 보이고 이온 저장 과정이 다르기 때문에 불균형에 의한 낮은 용량 및 안정성을 보이곤 한다.
연구팀은 전극의 표면에서 빠른 속도로 에너지 교환을 이루게 하고 양극 사이의 에너지 손실을 최소화시킴으로써 고성능 에너지 저장장치를 구현하는 데 성공했다.
연구팀이 개발한 음극소재는 전도성 고분자 물질로 배터리, 슈퍼커패시터 전극 재료로 활용 가능하다. 그래핀 표면과 층 사이에서 그물 모양의 최적화된 외형으로 기존 음극소재에 비해 높은 에너지 저장용량을 갖는다.
양극소재는 나노크기 이하의 금속 산화물이 그래핀 표면에 분산된 외형을 이루고 원자와 이온이 일대일로 저장되는 형식이다.
두 전극을 기반으로 한 연구팀의 에너지 저장 소자는 고용량과 함께 높은 에너지 및 출력 밀도를 보이며 음극과 양극의 물리적 균형을 통해 매우 안정적인 충, 방전 결과를 보였다.
연구팀이 개발한 물 기반 융합에너지 저장소자는 기존의 물 기반 배터리에 비해 100배 이상으로 높은 최대 출력 밀도를 보이며 급속 충전이 가능하다. 또한 10만 번 이상의 높은 충, 방전 전류에서도 용량이 100퍼센트 유지되는 고 안정성을 보였다.
연구팀의 에너지 저장 소자는 USB 충전기나 소형태양전지 등의 저전력 충전 시스템을 통해서도 2~30초 내에 충전이 가능하다.
강 교수는 “친환경적인 이 기술은 제작이 쉽고 활용성이 뛰어나다. 특히 기존 기술 이상의 고용량, 고안정성은 물 기반 에너지 저장장치의 상용화에 기여할 것이다”며 “저전력 충전 시스템을 통해 급속 충전이 가능하기 때문에 휴대 가능한 전자 기기에 적용할 수 있을 것이다”고 말했다.
강원대학교 정형모 교수와 공동으로 진행한 이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업의 하이브리드인터페이스기반미래소재연구단(단장 김광호)의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 실험을 통해 구동된 저장소자 사진
그림2. 물 기반 융합 에너지 저장소자 모식도
그림3. 고분자 사슬 음극 및 금속 산화물 양극 표면 이미지
2018.02.20 조회수 16236 -
이동만 교수, 빅데이터로 SNS 분석해 맞춤형 장소 제공 기술 개발
<좌측부터 전산학부 이동만 교수, 신병헌 박사과정 학생, 최인경 박사과정 학생>
전산학부 이동만 교수 연구팀이 소셜 네트워크 서비스(SNS)의 사진과 글을 기반으로 장소의 특성을 분석해 사용자에게 맞춤형 장소를 제공하는 기술을 개발했다. 이 기술은 현재의 위치기반 추천서비스를 인공지능형 개인비서서비스로 도약시키는 원천기술이 될 것으로 기대된다.
이번 연구는 기존 위치기반 장소 검색 및 추천서비스의 검색 수준을 향상시켜 사용자들이 장소를 선택하는 기준을 다양하게 적용시킬 수 있다. 사용자의 트렌드를 반영해 실시간으로 변화된 장소 추천을 할 수 있을 것으로 보인다. 문화기술대학원 이원재, 박주용 교수와 전산학과 차미영 교수가 공동으로 참여한 이번 연구의 API(응용 프로그래밍 인터페이스)는 http://placeness.kaist.ac.kr:8080/ 을 통해 공개됐고 관련 정보는 http://placeness.kaist.ac.kr/wiki/doku.php 에서 열람할 수 있다.
맛집 추천서비스, 소셜 커머스 등 위치를 기반으로 정보 검색 및 추천서비스를 제공하는 업체들은 주로 고객의 후기를 수집하거나 직접 방문을 통해 경험한 내용을 토대로 음식점 혹은 매장을 평가한다. 이는 비교적 정확한 정보를 제공하지만 시간적, 경제적 비용이 많이 소모된다. 또한 사용자 전체의 관심과 선택의 평균에 중점을 두기 때문에 사용자 개인의 특성을 충분히 고려하지 못한다는 한계가 있다. 시간이 지날수록 사용자는 평균 중심의 예상 가능한 선택지를 추천받을 확률이 높아진다.
따라서 같은 장소라도 사용자가 방문하고자 하는 목적이 다르기 때문에(모임, 상견례, 소개팅 등) 방문 목적과 사회적 맥락을 파악할 수 있는 추가적인 기능이 필수적이다. 이를 위해 기본적으로 제공되는 정보 외에도 실제 사람들이 각 장소에서 어떤 세부적 활동을 하며 공간을 소비했는지에 대한 데이터 수집이 필요하다. 연구팀은 문제 개선을 위해 특정 소셜 네트워크 서비스(인스타그램)에 올라온 사진과 텍스트 자료를 바탕으로 이를 분석하는 알고리즘을 개발했다.
기존에 존재하는 딥러닝 방식을 이용해 사진을 분석하는 기술과 연구팀이 새로 개발한 텍스트 분석 기술인 워드백(Wordbag) 기술을 결합했다. 특정 상황이나 분위기에 사용되는 단어들을 분석하고 단어마다 가중치를 둬 분류하는 기술이다. 연구팀은 API에서 주요 연구 이슈에 따라 크게 4개의 세부 분야별 정보를 제공한다. ▲상위 장소의 장소성(장소의 성격 : placeness), ▲상위 장소 내에 있는 세부 장소의 장소성 추론, ▲감성분석 기반의 장소 분위기 추론, ▲사용자와 장소성 간 연관성을 제공한다.
연구팀의 API는 SNS에 존재하는 연구개발 대상으로 지정된 특정 상위장소(코엑스. 아이파크 몰) 및 그 내부의 세부장소에 대해 언급된 데이터를 분석해 행위, 방문자, 시간, 분위기 등 다양한 관점에서 공간의 활용 가능성을 제공한다. 이는 같은 장소라도 사용자가 시간대, 목적에 따라 다르게 활용했던 이력이나 기존 서비스에서 제공이 어려웠던 분위기(ex. 밝은, 전통적인 등)나 방문 목적(ex. 데이트, 공부, 회의)을 데이터로 수집할 수 있기 때문에 사용자의 의도에 따라 장소를 추천할 수 있다.
이 교수는 “이 연구에서 개발된 API를 통해 기존의 위치기반 장소 검색 및 추천 서비스의 검색 수준을 향상시키고 방문자들의 트렌드 변화에 따라 자동으로 변화된 장소를 추천할 수 있다”고 말했다. 또한 “기존 비정형 텍스트 데이터 분석의 한계를 극복하기 위해 사진과 텍스트를 동시에 분석해 공간에 대한 사회적 정보를 추론할 수 있어 현재의 위치기반 추천 서비스가 인공지능형 개인비서서비스로 도약하는 핵심 기술이 될 것이다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 디지털콘텐츠 원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
2017.08.29 조회수 17813 -
발명왕 황성재 학생, 자석 활용한 스마트폰 입력기술 개발
- 스마트폰에 장착된 지자기 센서 이용해 자석으로 스마트폰 입력 성공 -
- 연필 돌리던 나쁜 습관을 새로운 입력 방식으로 적용 -- 4년간 140여개 국내외 특허 출원, 로열티 8억원 달해 -
석·박사과정 4년 반 동안 130여건의 국내외 특허를 출원하고, 9건의 기술이전으로 8억 원에 가까운 로열티를 받은 KAIST(총장 강성모) 발명왕 황성재(31) 박사과정 학생(문화기술대학원, 지도교수 원광연)이 자석을 활용한 스마트폰 입력 기술을 세계 최초로 개발했다.
매그젯(MagGetz : Magnetic gadGet의 줄임말, 자석을 이용한 입력장치)이라 불리는 이 기술은 스마트폰에 장착된 지자기 센서(Magnetometer)를 이용했다. 자력의 변화를 인식하는 앱을 설치하고 자석을 이용해 스마트폰을 컨트롤하는 방식으로, 복잡한 회로와 통신 모듈 그리고 배터리가 필요 없는 게 장점이다.
연구팀은 지난 3월 미국 산타모니카에서 개최된 ‘지능적 사용자 인터페이스(IUI, Intelligent User Interface)’ 학회에서 자석의 위치변화를 통해 캐릭터의 표정이 바뀌는 ‘마그네틱 마리오네트(Magnetic Marionette)’를 통해 자력을 이용한 스마트 기기 입력 가능성을 세계 최초로 제시했다.
자석을 이용한 펜 형태의 입력방법인 ‘매그펜(MagPen)’ 기술은 오는 8월 독일에서 개최되는 MobileHCI 학회에서 명예상(Honorable Mention Awards) 수상과 함께 선보일 예정이다.
매그펜은 영구자석을 펜에 적용해 △ 펜 방향 △ 베젤 드래깅 △ 펜 돌리기 인식 △ 펜 구별 △ 압력 인식 등을 구현했다. 특히, 사람이 무의식적으로 수행하는 펜 돌리기 행위를 펜 종류를 변경하는 새로운 입력 방법으로 활용한 것이 특징이다.
이번 연구를 주도한 황성재 박사과정 학생은 “매그젯 기술은 대부분의 스마트폰에 구비된 지자기 센서를 이용하기 때문에 추가적인 전자적 하드웨어 없이 보다 향상된 입력 해상도를 제공한다”며 “연필 돌리던 나쁜 버릇을 새로운 입력방법으로 활용한 것이 이 연구의 가장 창의적인 부분”이라고 말했다.
또한 “이번에 공개된 매그펜 기술은 기존의 터치펜에 자석만 구비하면 앱만으로도 작동될 수 있어 저렴한 스마트폰 입력 도구로 활용될 수 있다”고 말했다.
황성재 학생이 안드리아 비안키(Andrea Bianchi) 성균관대 소프트웨어학과 교수와 공동으로 개발한 이번 기술은 10여건의 국내외 특허를 출원했으며, 국내를 비롯한 미국, 캐나다 등의 여러 IT 기업에서 기술이전 관련 문의가 잇따르고 있다.
○ 관련 동영상
매그펜(MagPen) http://www.youtube.com/watch?v=NkPo2las7wc
자기 마리오네트(Magnetic Marionette)http://www.youtube.com/watch?v=J9GtgyzoZmM
사진1. 매그펜(MagPen)과 다양한 활용 예시.
사진2. 매그펜을 이용한 베젤 드래깅.
사진3. 서로 다른 자기 강도와 위치를 가지는 펜을 인식하여 색을 바꿀 수 있다.
사진4. 펜 돌리기 제스처를 통해 펜 굵기를 바꿀 수 있다.
사진5. 자석의 위치변화로 캐릭터의 표정을 바꿀 수 있다.
사진6. 매그젯 기술이 적용된 버튼, 슬라이더, 토글 인터페이스.
2013.07.10 조회수 15378