명현 교수 연구실에서 ‘제18회 한국로봇종합학술대회 (KRoC 2023)’ 수상자를 배출하였다.

세부 내용은 아래와 같다.

-학술대회명: 제18회 한국로봇종합학술대회 (KRoC 2023)

-일시: 2023/2/15 ~ 18

-장소: 강원도 휘닉스 평창

-참석인원: 1,400명

[포스터 일반 부문 우수논문상]

제목: 특징선 기반 SLAM을 위한 소실점 정보의 Loss 함수 개발

저자: 임현준·명현

부상: 상금 20만원

[RED Show 일반 부문 우수상]

제목: 전장 상황에서의 무인정찰을 위한 자율비행 드론

저자: 이응창·Aswin Nahrendra·최준호·이승현·명현

부상: 상금 20만원

[RED Show 학부생 부문 우수상]

제목: B2Bot Biomimetic Beetle Robot Capable of Walking and Flying

저자: 이준·이준석·최덕규·명현

부상: 상금 20만원

[수상사진_포스터 일반 부문 우수논문상]

[수상사진_ RED Show 일반 부문 우수상]

[수상사진_ RED Show 학부생 부문 우수상]

-관련 기사: http://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=30840

-관련 기사: http://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=30843

유회준 교수는 반도체 분야 세계적 권위자로 256메가 SD램을 세계 최초 개발하고, AI 반도체 개발의 근간을 마련했다. 그는 AI 반도체를 구현하기 위한 심층신경망(DNN)이 업계 관심을 모으기 전부터 관련 연구를 매진했다. 지능형 시각 프로세서, 신경망처리장치(NPU), 뉴로모픽 프로세서 발전에 공헌했다. 구체적으로 전력 소모를 줄이기 위해 ‘뉴런 신경망’을 모방한 네트워크를 지능형 시각 프로세서에 적용했다.

이를 통해 에너지 효율과 컴퓨팅 성능을 획기적으로 개선하는 계기를 만들었다. 또 사물인식과 자연어 처리 등에 필수적인 DNN을 기반으로 NPU를 개발, 저전력 AI 반도체 시장의 지평을 열었다. 유회준 교수는 연구 성과를 인정받아 2019년 국제고체회로학회(ISSCC)에서 아시아인 최초로 기조연설을 맡은 바 있다.

또 기업과 학계가 협력, 차세대 메모리로 불리는 프로세싱인메모리(PIM) 기술 발전을 주도하기 위해 ‘PIM반도체설계연구센터’를 지난해 설립했다. 

조병진 교수는 반도체 소프트브레이크다운(SBD) 현상을 최초로 발견하고 그 기제(매커니즘)를 밝혀냈다. 소프트브레이크다운은 반도체 게이트 절연막에 누설 전류가 흐르는 절연 파괴 현상이다. 트랜지스터 핵심 요소인 게이트 절연막이 제대로 작동하지 않아 반도체 기능에 악영향을 미친다. 조병진 교수는 고유전체 연구 분야 세계적 권위자다.

고유전체는 기존 실리콘산화물 절연막을 대체, 누설 전류를 최소화하는 물질로 수요가 늘고 있다.

조병진 교수는 고유전체를 처음으로 전하트랩형 메모리에 적용하는 등 반도체 발전에 기여했다. SK하이닉스와 주성엔지니어링 등과 함께 고유전체를 적용한 D램 제품 개발에도 공헌했다. 반도체 분야 논문은 600편이 넘는다. 

참고로 ‘강대원상’의 고 강대원 박사는 현재 반도체 트랜지스터 대세로 자리잡은 ‘금속산화막반도체전계효과 트랜지스터(MOSFET)’을 세계 최초로 개발하고, 반도체 트랜지스터 미세화와 대량 생산에 공헌했다. 또 낸드 플래시 메모리 핵심 기술인 플로팅 게이트 개발에도 기여했다. 

< 전기및전자공학부 김용대 교수 >

최근 각국 정부는 공항과 국가 중요 시설에서 무인 항공기를 이용한 테러를 방지하기 위해 다양한 안티드론 시스템을 구축하고 있다.

드론을 추락시키거나 원하는 방향으로 제어하는 안티드론 기술은 드론의 다양한 보안 취약점을 이용하여 구현이 가능하다.

우크라이나-러시아 전쟁은 안티드론 기술의 평가장이 되고 있다. 

KAIST 전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 도심에서 사용이 가능한 협대역 전자기파*를 원격에서 드론의 회로에 주입해 드론을 즉각적으로 무력화하는 안티드론 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

* 기존에 사용되는 광대역 전자기파을 이용한 안티드론 기술은 주변의 전자·전기 장치에 피해를 일으켜, 도심사용이 어렵다는 점을 개선하여 매우 좁은 대역의 협대역전자기파를 이용한 안티드론 기술은 목표 드론 기종에만 그 효과를 한정할 수 있게 해준다. 

김 교수 연구팀은 드론 제조사의 제어 유닛 보드가 전자파 주입에 따른 민감도가 다르다는 것을 발견하였고 각 제조사별 수집된 민감도를 극대화한 주파수를 분석하였다.

이를 통하여 매우 좁은 대역의 협대역전자파를 주입하더라도 원격에서 드론을 즉각적으로 무력화시킬 수 있음을 입증했다.

이번 기술의 특징은 이렇게 좁은 대역으로 특정 주파수로 전자파 주입을 할 경우 기존의 안티드론 기술과 달리, 주변 전자 장치에 미치는 영향을 최소화할 수 있어, 도심에서도 적용 가능한 안티드론 기술이라고 할 수 있다.

뿐만 아니라 같은 제어 유닛 보드를 사용하는 드론들을 이용한 군집 드론 공격 시 이들 드론을 동시에 추락시킬 수 있다.

즉, A 기종을 사용하는 100개의 적 드론과 B 기종을 사용하는 100개의 아군 드론이 동시에 비행하고 있을 때 아군 드론은 전혀 영향을 받지 않으면서 100개의 적 드론을 모두 격추시킬 수 있는 기술로 평가된다.

< 사진 1. 안티드론 기술 시연 모습 >

KAIST  장준하 연구원과 조만기 연구원이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 보안최우수학회 중 하나인 `NDSS (Network and Distributed System Security)’ 심포지움 2023에 채택됐다.

(논문명 : Paralyzing Drones via EMI Signal Injection on Sensory Communication Channels) 

드론의 구동을 위하여 관성 계측 장치(IMU)는 다양한 센서값들을 제어 유닛 보드에 전달을 한다. 제어 유닛 보드는 이 센서값들을 제어 알고리즘에 적용하여 다음 번 드론의 움직임, 즉 로터의 회전수나 드론의 자세를 계산한다. 이 연구의 핵심 아이디어는 이 관성 계측 장치와 제어 유닛 보드 간의 통신을 방해시키면 제대로된 센서값을 받을 수 없고, 이 경우 다음 번 드론의 제어가 불가능해 진다는 것이다.

이 통신을 방해하기 위한 기술로 연구팀은 전자파 간섭(EMI) 취약점을 갖는 제어 유닛 보드에 대한 전자파 주입을 선택했다.

실험을 통하여 동종의 제어 유닛 보드는 같은 주파수의 전자파에 민감하다는 것을 발견하였고, 이를 이용하여 협대역의 전자기파를 주입할 경우, 주변 전자 장치에 영향을 끼치지 않을 뿐 아니라, 군집 드론 공격에 효과적으로 대응할 수 있는 점을 발견하였다.

< 그림 1. 드론 무력화 기술의 원리 >

한편 김용대 교수 연구팀은 2015년 소리를 관성 계측 장치에 포함된 평형센서인 자이로스코프(Gyroscope) 센서에 주입하여 드론을 떨어뜨릴 수 있는 기술을 개발했었다.

2015년 연구와 이번 연구는 깊은 연관을 가지고 있다. 2015년 연구는 달팽이관(정확히는 세반고리관)에 문제가 생길 경우 인간이 평형을 유지하기 힘들다는 것과 유사한 원리라고 할 수 있다. 이번 연구는 달팽이관에 문제를 일으키는 것이 아니라 달팽이관에서 뇌로 연결되는 신경망을 잠시 막을 경우에도 인간이 평형을 유지하기 힘든 것과 비슷한 원리라고 할 수 있다.

연구팀은 실내 전자파 차폐 시설을 이용해 10m 거리에서 호버링 비행 중인 드론을 즉각적으로 추락시킬 수 있음을 확인했으며, 공격 거리와 요구 전력 간의 관계를 도출했다. 10m 이상의 거리에 대해선 시뮬레이션을 통해 가능함을 확인했다.

< 표 1. 드론 무력화 기술 분류 >

공동 제1 저자인 장준하 연구원은 “드론 제어 유닛 보드의 전자파 간섭(EMI) 취약성을 이용하면 특정 영역의 드론들을 즉시 무력화하는 안티드론 기술로 활용할 수 있음을 보였다ˮ며, “또한 이는 기존의 안티드론 기술이 가지는 주변 전자 장치에 대한 영향을 문제를 해결한 도심에서 적용 가능한 안티드론 기술이며 고도화 연구를 통해 자폭 드론, 집단 드론 공격 등으로부터 국민을 보호하는 기술로 활용할 수 있을 것이다ˮ 라고 말했다. 

김용대 교수는 “원천 연구가 이제 끝난 시점이고 실용화 연구를 통해 실제 제품 개발까지 이어질 수 있을지 확인이 필요하다”며, “추가로 제어 유닛 보드와 IMU 센서 간의 통신 회로 뿐 아니라 다른 회로의 취약점에 대한 연구도 필요한 시점이다”라고 말했다. 

이번 연구는 한국연구재단 무인이동체 보안을 위한 항재밍 및 무허가 무인이동체 탐지대응 기술 개발 사업과 정보통신기술기획원 융합보안 핵심인재 양성사업 그리고 미 공군과학연구실의 지원을 받아 수행됐다.

관련 링크:

1. 보안 최우수 학회 NDSS 논문 발표: 장준하, 조만기 박사과정 학생이 공동 제1저자로 NDSS 학회에 전자파를 이용한
안티 드론 기술이 채택되었고 이 내용이 SBS 8시 뉴스에 보도 되었습니다.
https://www.youtube.com/watch?v=v6OfVX04uCU&t=45s&ab_channel=SBS%EB%89%B4%EC%8A%A4

2. 안티드론 관련 SBS “그것이알고싶다”: 영공 침범 – 우리는 왜 북한 무인기를 막을 수 없었나 (10분 45초 – 14분 15초):
https://www.youtube.com/watch?v=A97hxxcC6_I&t=647s&ab_channel=%EA%B7%B8%EA%B2%83%EC%9D%B4%EC%95%8C%EA%B3%A0%EC%8B%B6%EB%8B%A4

3. 안티드론 관련 SBS “비디오머그”: 전쟁 승패를 좌우할 드론 킬러들, 어디까지 와 있을까? / 게임체인저 / 비디오머그:
https://www.youtube.com/watch?v=HHtP-GovymE&ab_channel=%EB%B9%84%EB%94%94%EC%98%A4%EB%A8%B8%EA%B7%B8-VIDEOMUG

IEEE MEMS 학회는 MEMS 학계 및 산업에서 권위를 인정 받는 국제 학술 대회이다. 이용복 학생이 수상한 상은 제출된 총 636편의 학생 논문에 대해 엄격한 심사를 거쳐 최종 20편을 선정하여 수여한 상이다. 선정된 논문은 “A Fast and Energy-Efficient Nanoelectromechanical Non-Volatile Memory for In-memory Computing” 으로 초고속, 초저에너지로 작동하는 나노 전자 기계식 비 휘발성 메모리 개발과 이를 이용해  In-memory Computing을 구현하는 새로운 방법을 제시하였다. 

• 학회명: The 36th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2023)

• 일시 및 개최지: 2023. 1.15 – 2023. 1.19, 독일 뮌헨.

• 수상 내역: Outstanding Student Oral Presentation Award Finalist

• 수상자: 박사과정 이용복 (지도교수 윤준보)

• 수상 논문: A Fast and Energy-Efficient Nanoelectromechanical Non-Volatile Memory for In-memory Computing

• 수상 저자: 이용복, 강민호, 최판규, 김수현, 김태수, 이소영, 윤준보 (지도 교수)