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명현 교수 연구팀, 안 보고도 계단을 성큼성큼 걷는 ‘드림워커’ 기술 개발

– 시각 및 촉각 정보 없이 비정형 환경 보행이 가능한 인공지능 심층 강화학습 기반 보행 로봇 제어기술 ‘드림워크’ 개발

– ‘드림워크’ 기술을 활용하여 다양한 형태의 사족보행 ‘드림워커’ 로봇 양산 가능

– 화재와 같은 재난으로 인한 비정형 환경 탐사 임무 수행 등에 활용 기대

연기가 자욱해 앞이 안 보이는 재난 상황에서 별도의 시각이나 촉각 센서의 도움 없이 계단을 오르내리고 나무뿌리와 같은 울퉁불퉁한 환경 등에서 넘어지지 않고 움직이는 사족보행 로봇 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

전기및전자공학부 명현 교수 연구팀(미래도시 로봇연구실)이 다양한 비정형 환경에서도 강인한 `블라인드 보행(blind locomotion)’을 가능케 하는 보행 로봇 제어 기술을 개발했다.

연구팀은 사람이 수면 중 깨어서 깜깜한 상태에서 화장실을 갈 때 시각적인 도움이 거의 없이 보행이 가능한 것처럼, 블라인드 보행이 가능하다고 해서 붙여진 ‘드림워크(DreamWaQ)’기술을 개발하였고 이 기술이 적용된 로봇을 ‘드림워커(DreamWaQer)’라고 명명했다.

즉 이 기술을 탑재하면 다양한 형태의 사족보행 로봇 드림워커를 만들어낼 수 있게 되는 것이다.

드림워커(DreamWaQer) 로봇은 실험실 환경뿐 아니라, 연석과 과속방지턱이 많은 대학 캠퍼스 환경, 나무뿌리와 자갈이 많은 야지 환경 등에서 보행 시 지면으로부터 몸체까지 높이의 3분의 2 (2/3) 정도의 계단 등을 극복함으로써 강인한 성능을 입증했다.

또한 환경과 무관하게, 0.3m/s의 느린 속도부터 1.0m/s의 다소 빠른 속도까지도 안정적인 보행이 가능함을 연구팀은 확인했다.

이번 연구 결과는 이 마데 아스윈 나렌드라(I Made Aswin Nahrendra) 박사과정이 제1 저자로, 유병호 박사과정이 공동 저자로 참여했으며, 오는 5월 말 영국 런던에서 개최되는 로보틱스 분야의 세계 최고 권위 학회인 ICRA(IEEE International Conference on Robotics and Automation)에 채택되어 발표될 예정이다. (논문명: DreamWaQ: Learning Robust Quadrupedal Locomotion With Implicit Terrain Imagination via Deep Reinforcement Learning)

개발된 드림워크를 탑재한 보행 로봇 드림워커의 구동 및 보행 영상은 아래 주소에서 확인할 수 있다.

-메인 영상: https://youtu.be/JC1_bnTxPiQ

-쿠키 영상: https://youtu.be/mhUUZVbeDA0

(왼쪽부터) 명현 교수, 이 마데 아스윈 나렌드라(I Made Aswin Nahrendra) 박사과정, 유병호 박사과정, 오민호 박사과정. 맨 앞에는 드림워크 기술이 탑재된 사족보행 로봇 드림워커.

[언론보도]

전자신문 : KAIST 보행로봇, 앞이 안보여도 계단 오르고 걷는다 – 전자신문 (etnews.com)

헤럴드경제 : “보이지 않는데도 높은 계단 척척…카이스트, 新로봇제어 기술 개발”- 헤럴드경제 (heraldcorp.com)

김상현 교수 연구팀, 발열 40% 낮춘 초고해상도 마이크로 LED 기술 구현

KAIST, 발열 40% 낮춘 초고해상도 마이크로 LED 기술 구현

– 에피택시 구조 변경 기술로 소자 효율 저하 문제의 근본적인 해결이 가능함을 제시하고, 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이 상용화에 크게 기여할 것으로 기대

[김상현 교수, 백우진 박사과정]

김상현 교수 연구팀이 소자의 크기가 마이크로미터(μm, 백만분의 1미터) 정도의 크기를 갖는 마이크로 LED의 소형화될 때 소자 효율이 저하되는 현상을 재규명하고 이를 에피택시 구조 변경으로 근본적인 해결이 가능함을 제시했다.

에피택시 기술이란 마이크로 LED로 사용되고 있는 초순수 규소 혹은 사파이어 기판을 매개체로 삼아 그 위에 발광체로 쓰이는 질화갈륨 결정체를 쌓아 올리는 공정을 말한다.

마이크로 LED는 OLED 대비 우수한 밝기, 명암비, 수명이라는 장점이 있어 활발히 연구되고 있으며 삼성전자는 지난 2018년에 ‘The Wall’이라는 마이크로 LED를 탑재한 제품을 상용화했고 애플은 2025년에 마이크로 LED를 탑재한 제품이 상용화될 것이라는 전망이 있다.

마이크로 LED를 제작하기 위해선 웨이퍼 위에 성장된 에피택시 구조를 식각 공정을 통해 원기둥 혹은 직육면체의 모양으로 깎아서 픽셀들을 형성하는데 이 식각 과정에는 플라즈마 기반의 공정이 동반된다.

그러나 이러한 플라즈마들은 픽셀 형성 과정에서 픽셀의 측면에 결함들을 발생시킨다. 따라서 픽셀 사이즈가 작아지고 해상도가 높아질수록 픽셀의 표면적 대 부피의 비율이 상승해 공정 중 발생하는 소자 측면 결함이 마이크로 LED의 소자 효율을 더 크게 감소시킨다는 설명이다.

이에 측면 결함을 완화 혹은 제거하는 것에 많이 연구가 진행됐지만 이러한 방식은 에피택시 구조를 성장한 뒤 후공정으로 진행해야 하는 만큼 개선의 정도에 한계가 존재한다.

연구팀은 마이크로 LED 소자 동작 시 에피택시 구조에 따라 마이크로 LED의 측벽으로 이동하는 전류의 차이가 발생한다는 것을 규명했고, 이를 기반으로 측벽 결함에 민감하지 않는 구조를 설계하여 마이크로 LED 소자 소형화에 따른 효율 저하 문제를 해결했다.

또 제시된 구조는 디스플레이 구동 시 발생하게 되는 열을 기존 대비 40% 정도 낮출 수 있어 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이 상용화를 위한 연구로써 큰 의미를 갖는다.

김상현 교수는 “이번 기술 개발은 마이크로LED의 소형화의 걸림돌이었던 효율 저하의 원인을 규명하고 이를 에피택시 구조의 설계로 해결한 데에 큰 의미가 있고 앞으로 초고해상도 디스플레이에 활용될 것이 기대된다”고 했다.

[언론기사]

(워크투데이) : ‘KAIST, 발열 40% 낮춘 초고해상도 마이크로 LED 기술 구현 – 워크투데이 (worktoday.co.kr)

(충청뉴스) : KAIST, 발열 40% 낮춘 초고해상도 마이크로 LED 기술 구현 – 충청뉴스 (ccnnews.co.kr)

김용대 교수 연구팀, 보이스피싱 심박스 탐지 원천기술 개발

– 김용대 교수 연구팀, LTE 망에서 일반 휴대전화와 보이스피싱에 악용되는 심박스를 구분해내는 탐지 원천 기술 개발

– 심박스와 휴대전화 단말기가 가지는 고유 특성을 기반으로 심박스와 휴대전화 구분

– 심박스 등록제를 도입하는 것이 필요하고 그 경우 향후 보이스피싱 범죄를 효과적으로 차단 가능할 것으로 기대

[김용대 교수]

보이스피싱에 심박스가 악용될 경우 해외에서 온 인터넷전화가 한국 내의 번호로 인식되는 발신 번호 조작에 활용될 수 있다.

전기및전자공학부 김용대 교수 연구팀이 이동통신사가 보이스피싱에 사용되는 심박스를 식별할 수 있는 원천기술을 개발했다.

휴대전화 등 모든 단말기는 이동통신망에 접속할 때 지원 가능한 기능을 이동통신망에 전달한다. 김용대 교수 연구팀은 이러한 기능 중 1,000여 개를 이용해 이동통신 단말 기종을 구분하는 방법을 제안했고 100여 개의 이동통신 단말들의 기종을 분류할 수 있음을 입증했다.

또한, 이 기술을 보이스피싱에 사용되는 심박스에 적용했을 때 일반 휴대전화와 심박스를 명확히 구분할 수 있음을 확인했다.

이번 연구 논문의 공동 제1 저자인 오범석 KAIST 연구원은 “100여 개의 이동통신 단말들을 이용해 휴대전화와 심박스가 잘 구분되는 것을 확인했다”며 “실제 보이스피싱 기술에 적용하기 위해서는 이동통신사와의 협력을 통해 상용 데이터를 활용한 검증과 기술 고도화가 필요하다ˮ 라고 말했다.

김용대 교수는 “합법적으로 심박스를 사용하는 사업 또한 존재하며 이동통신사에서 심박스를 탐지하는 것도 중요하지만 이 중 불법적으로 이용되는 심박스를 골라내는 것이 더 중요하다”고 말했다.

이어 “이 기술을 효과적으로 적용하기 위해서는 심박스 등록제가 필요한데 보이스피싱 목적이 아닌 합법적으로 사용되고 있는 심박스들은 사업 목적에 대해 등록을 하면 되고 그렇지 않은 심박스는 미등록 심박스이므로 적발이 가능하다”고 설명했다.

[언론기사]

(연합뉴스) : ‘보이스피싱 꼼짝마’ KAIST, 불법 중계기 탐지 원천기술 개발 | 연합뉴스 (yna.co.kr)

(동아사이언스) : 보이스피싱 악용되는 ‘국제전화번호 변환’ 탐지 기술 개발 : 동아사이언스 (dongascience.com)

(아주경제): KAIST, ‘심박스’ 탐지 원천기술 개발… 보이스피싱 예방 기대 | 아주경제 (ajunews.com)

유회준 교수, ISSCC 반도체 설계 최고 권위자로 선정

< 사진 1. 전기및전자공학부 유회준 교수 >

국제고체회로학회(International Solid-State Circuits Conference, 이하 ISSCC)는 세계 반도체올림픽이라고 불리며 70주년 기념식을 올해 2월 20일 미국 샌프란시스코 메리어트 호텔에서 개최했다.

우리 대학 전기및전자공학부 유회준 교수가 63편의 논문을 발표한 실적으로 동양인으로서 유일하게 톱5에 들어 최다 논문 발표자로 선정되었다고 1일 밝혔다.

유 교수는 ISSCC의 설립 41년이 지난 1995년에 현대전자(現 SK하이닉스)에서 세계 최초로 256M SDRAM을 개발한 뒤 이를 동 학회에서 한국 최초 논문을 발표한 바 있다. 이후 유 교수 연구팀은 KAIST로 옮겨 2000년부터 2023년까지 62편의 논문을 발표하여 동 학회에서 총 63편의 논문을 발표했다.

1996년에 유 교수가 집필한 `DRAM의 설계’라는 책은 삼성전자나 하이닉스 기술자들의 필독서로 활용됐다. 또한, 동 학회에서 DRAM 관련 반도체에 대해 5편, 바이오메디컬용 반도체 및 저전력 무선 통신용 칩에 대해 총 26편, 증강현실(AR)용 웨어러블 반도체에 대해 총 14편 발표했다. 특히 2008년부터 인공지능 반도체를 연구하기 시작해 2014년 세계 최초로 DNN 가속기를 발표하는 등 올해까지 총 18 편의 인공지능(이하 AI) 반도체 관련 연구 결과를 동 학회에서 발표했다. 아울러, 아시아 교수로는 최초로 2019년 AI 반도체에 관련한 ISSCC 기조강연자로 초청되기도 하였다.

< 사진 2. 70주년 기념 ISSCC 수상 모습 >

올해는 특히 트랜지스터의 발명 75주년이기도 한데 이를 기념하기 위해 국제전기전자공학회 (IEEE) 전자소자학회/고체회로학회 (EDS/SSCS) 에서 10인의 대표강연자를 선정하여 세계 순회 강연을 계획 중에 있으며 이 중 1인으로 유 교수가 선정됐다. 또한 올해는 모든 반도체 제조에 이용되는 모스펫(이하 MOSFET)발명 60주년이기도 한데 MOSFET의 발명자인 강대원 박사를 기리는 강대원 상을 올해 2월 14일에 한국반도체 학술대회에서 수상하기도 했다.

올해 ISSCC 학회에서는 DRAM을 이용한 지능형 반도체(이하 PIM 반도체)인 다이나플라지아(DynaPlasia), 뉴로모픽 반도체인 스파이크 인공신경망(SNN, Spike Neural Network)과 기존의 합성곱 인공신경망(CNN, Convolutional Neural Network)을 결합해 저전력으로 동작하는 상보 심층신경망(C-DNN), 그리고 3차원 영상 제작 및 가속의 혁명을 가져올 NeRF(Neural Radiance Fields) 가속 칩을 세계 최초로 개발해 총 3편의 혁신적인 새로운 연구 방향을 제시하는 논문들을 발표하여 매우 우수하다는 평가를 받았다.

< 사진 3. ISSCC 상패 >

< 사진 4. 수상자 목록 >

유 교수의 연구 결과에 대해 일본 동경대 전자공학과 학과장인 타케우치 교수는 “항상 새로운 방향을 제시하는 연구를 발표하는 것이 존경스럽다”고 했으며 미국 MIT 공대 학장인 아난싸 찬드라카산 교수는 “끊임없이 좋은 연구 결과를 내는 그 비결을 알고 싶다”며 찬사를 보내고 있다.

유 교수의 연구 결과는 삼성전자에 기술이전 되기도 했고, 특히 5개의 국내 대표 AI 반도체 벤처 창업들이 있다. 이중 `리벨리온’은 최근 챗GPT용 가속 인공지능 칩인 아톰칩(ATOM)을 개발해 KT와 함께 상용화를 하고 있으며 `모빌린트’는 자동차용 인공지능 칩을 개발하여 2023년 CES에서 선보이기도 했다.

< 사진 5. 강대원 상 수상 모습 >

< 사진 6. 강대원 상 상패 >

유회준 교수는 2022년 6월에 과기정통부의 지원으로 PIM반도체 설계연구센터(AI-PIM)을 KAIST에 설립해 한국의 PIM반도체 연구의 허브로서 한국 메모리 산업, 시스템 반도체 기술의 업그레이드와 미래 도약 발판을 위해 아직도 왕성한 연구 의욕을 불태우고 있다.

심현철 교수 연구팀, 현대자동차와 자율주행 파트너십 체결

KAIST는 현대자동차와 ‘고속 자율주행 기술 연구를 위한 파트너십’ 계약을 2월 23일 체결했다.

심현철 교수팀과 체결한 이번 계약은 현대차가 KAIST에 연구비를 지원하고, KAIST는 고속 자율주행 기술과 관련된 전문 지식과 경험 등을 공유하고 홍보에 협조하는 내용을 골자로 한다.

2월 23일(목), 경기도 화성시 롤링힐스 호텔에서 열린 체결식에는 현대차 성낙섭 상무와 KAIST 심현철 전기및전자공학부 교수 및 연구진 등 주요 관계자들이 참석한 가운데 진행됐다.

성낙섭 현대자동차 연구개발경영기획실장(상무)는 “이번 파트너십을 토대로 고속 자율주행에 관한 연구가 고속 차량뿐 아니라 일반 자율주행 차량의 안전성과 성능을 높이는 계기가 될 것을 기대한다”라고 말했다. 이어, “많은 어려움 속에서도 아시아에서 유일하게 세계 무대에 도전장을 내민 KAIST 심현철 교수팀의 고속 자율주행 기술 연구에 힘을 보태겠다”고 덧붙였다.

심현철 교수는 “2010년부터 국내 자율주행대회를 계속 개최하고 여러 대학의 연구를 지원해 국내 자율주행 기술 저변 확대를 위해 힘쓰고 있는 현대자동차의 후원을 받게 되어 영광이다”라고 말하며 “향후 이탈리아와 미국에서 개최되는 대회에서는 이번 지원에 힘입어 더욱 좋은 성과를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 소감을 밝혔다.

– CES 2023 자율주행대회에 참가하는 KAIST 레이싱 팀 (팀장: 나성원, 팀원: 문성우 남현욱 류찬회 강재영)

– 2021년 10월 23일, Indy Autonomous Challenge에 참가한 9개 팀. (KAIST 팀은 앞열 오른쪽)

전기및전자공학부, 제29회 휴먼테크논문대상 “대학부문 최다 수상학과” 선정

전기및전자공학부가 제29회 휴먼테크논문대상에서 금년에도 ‘대학부문 최다 수상학과’로 선정되었다.

제 29회를 맞이한 휴먼테크논문대상은 삼성전자가 주최하며, 1994년 이래로 과학기술 분야의 우수한 인력을 발굴하기 위해 선정하는 논문상이다.

휴먼테크논문대상에서는 개별 수상자에게 수여되는 개인상 이외에 우수한 성과를 나타낸 대학 및 고교(급)에는 특별상을 수여한다.

‘대학부문 최다 수상학과’로 선정되면 부상으로 1천만원의 상금을 받는다.

해년마다 전기및전자공학부가 최다 수상학과로 선정되고 있으며, 올해 금상 등 9편의 수상논문이 선정되었다.

수상내역은 아래와 같다.

분과	수상	주저자	공저자1	공저자2	공저자3	지도교수	논문제목
Circuit Design	금상	양제	김재영	임석빈	이석진	김주영	JNPU: A 1.04 TFLOPS Joint-DNN Training Processor with Speculative Quantization and Triple Heterogeneity
Circuit Design	은상	김상진	이지용	엄소연	조우영	유회준	DynaPlasia: An eDRAM In-Memory Computing-based Reconfigurable Spatial Accelerator with Triple-mode Cell
Circuit Design	동상	이민수	채종윤			문건우	A PWM Resonant Converter with Near-Zero-Ripple Input Current and High Efficiency for Fuel Cell Applications
Circuit Design	동상	한동현	류준하	김상엽	김상진	유회준	MetaVRain: A 133mW Real-time Hyper-realistic 3D NeRF Processor with 1D-2D Hybrid Neural Engines for Metaverse on Mobile Devices
Communication & Networks	은상	김재홍	이윤헌	임휘준	정영목	한동수	Co-optimizing for Flow Completion Time in Radio Access Network
Communication & Networks	동상	김재한	유명성			신승원	Heimdallr: Fingerprinting SD-WAN Control-Plane Architecture via Encrypted Control Traffic
Computer Science & Engineering	은상	김태현				박경수	Rearchitecting the TCP Stack for I/O-Offloaded Content Delivery
Physical Devices & Processes	동상	이용복	김태수	이소영		윤준보	Sub-10 fJ/bit Radiation-hard Nanoelectromechanical Non-volatile Memory
Signal Processing	장려상	신욱철	이경현			권인소	Spectral-Invariant Monocular Depth Estimation

명현 교수 연구실, ‘제18회 한국로봇종합학술대회 (KRoC 2023)’ 수상자 배출

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]

유회준, 조병진 교수, ‘강대원상’ 수상

[유회준 교수, 조병진 교수]

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.

김용대 교수 연구팀, 도심에서 무력화 가능한 안티드론 기술 개발

< 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.

윤준보 교수 연구실, 이용복 박사과정 학생 제36회 IEEE MEMS 2023 학회 ‘Outstanding Student Oral Presentation Award Finalist’ 수상

(왼쪽부터 이용복 박사과정 학생, 윤준보 교수)

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)

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