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국토부, 14일 자율주행 데이터 공유센터 협의체 발족

 

 

- 산·학·연 20개 기관 참여…협력 통한 자율주행차 기술개발 촉진 기대

 

 

국토교통부(장관 김현미) 자율주행차 기술개발 촉진 위한 데이터 공유센터 경기 화성 케이-시티 내에 구축하고, 본격적인 데이터 공유 위해 협의체를 발족한다고 밝혔다.

 

  협의체에는 자율주행차와 기반시설(인프라)․통신 관련 기술을 개발 중인 14 기업, 3 대학교, 3 연구기관 참여*하며, 14 16:00 개최될 협의체 발족식에서 20 참여기관들은 데이터 공유  공동프로젝트 추진을 위한 업무협약(MOU) 체결한다.

 

    * 기업(14) : 현대자동차, 현대모비스, SKT, KT, LG전자, 만도, 프로센스, 소네트, 웨이티즈, 모빌테크, 카네비컴, 아이티텔레콤, 디토닉, 모라이
대학교(3) : 서울대(이경수 교수), 연세대(김시호 교수), KAIST(금동석 교수)
연구기관(3) : 한국교통안전공단(자동차안전연구원), 한국전자통신연구원, 자동차부품연구원

 

자율주행을 위해서는 다양한 상황 정확히 파악하고 대응하기 위한 데이터가 필수적*이다.

 

    * 사례 : 주행 중 자전거 인식 → 자전거 형태 데이터화 → 인공지능 학습

 

11월말 현재 자율주행차 53 시험운행으로 데이터를 축적하고 있으며, 합산 누적주행거리는 48km(잠정 집계) 달하고 있다.

 

 

  그러나 기업․대학 등이 개별적으로 데이터를 축적하는 경우  시간과 비용의 중복투자 물론, 데이터의 절대량도 부족 우려가 있다.

 

이에 국토교통부는 산학연간 협력의 마련하기 위해 10  투입하여 전산시스템 등을 갖춘 데이터 공유센터 구축했다.

 

  데이터 공유센터에서 기업․대학 등은 인공지능 학습용 자율주행 영상, 주요 상황과 대응방법(시나리오) 등을 공유하게 되며, 현대자동차 선도기업 후발 중소기업에게 기술자문도 제공한다.

 

  국토교통부 내년에도 예산 10 투입하여 공유용 데이터 생산․제공*하고, 데이터 표준화 추진하여 보다 효율적인 기술개발 유도할 계획이다.

 

    * 데이터 수집을 위한 전용차량 2대 운영(국토교통부 1, 현대자동차 1대 제공)

 

국토교통부 김채규 자동차관리관은 “지난 10 준공한 케이-시티’와 함께 데이터 공유센터 자율주행차 기술개발의 중심 것이며, 앞으로도 지속적인 투자 통해 확대․발전시켜나가겠다”면서,

 

  “데이터 공유센터를 통해 자율주행차, 핵심부품, 통신, 기반시설(인프라) 다양한 분야 기업․대학 모여 새로운 시도 비즈니스모델이 창출 것으로 기대”된다고 밝혔다.

 

 

  

 

참고

 

 자율주행 데이터 공유센터 개요

 

사업개요

 

  (목적) 민간협력․기술개발 촉진을 위해 자율주행 데이터 공유  있는 전산시스템(데이터 저장․분석․처리), 회의실  여건 마련

 

  (규모) 110(377, 2) 규모로 K-City 구축(전산실․회의실), 데이터 저장․분석 가능(18.4~11, 10억원 투입)

 

  (특징) 웹사이트 통해 외부에서 데이터 업로드․다운로드 가능, K-City  시험운행 차량의 데이터 수집․분석 지원

 

   - 모듈러(공장조립) 방식으로 건축되어 향후 저장 데이터 증가에 따른 증축․확장 용이

 

향후계획

 

  19 예산 10억원 투입하여 공유용 데이터 수집․표준화  추진

 

【자율주행 데이터공유센터 전경】

 

 

 

출처-국토교통부

 

 

 

 

과기정통부, 사이버보안 빅데이터 센터 개소

 

 

-빅데이터를 활용한 사이버 위협 대응능력 보안산업 경쟁력 강화 -

 

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’) 한국인터넷진흥원(원장 김석환) 12 12 사이버보안 빅데이터 센터’ 운영을 개시한다고 밝혔다.

 

매년 증가하고 고도화되어가는 사이버 위협에 효과적으로 대응하기 위해서는 인공지능(AI) 빅데이터를 정보보호 분야에 적용하는 것이 필수적이다.

 

  이를 위해 과기정통부와 한국인터넷진흥원(KISA) 국내외 사이버 위협정보를 통합‧가공한 사이버보안 빅데이터 센터’ 구축을 추진하였다.

 

센터는 기존 한국인터넷진흥원 보유 위협정보*(1.9 ) 각종 보고서, 이미지  비정형 정보 국내외 다양한 협력채널을 통해 수집된 위협정보 등을 추가하여 현재 3.5 이상의 위협정보 확보하였고, 내년에는 6 이상으로 확대할 예정이다.

 

   * 위협도메인‧IP, 악성코드, 악성코드 유포지, 명령조정지(C&C), 보안 취약점 등

 

  아울러, 인공지능과 빅데이터를 이용한 위협정보의 기계학습(머신러닝) 보안 관련 응용서비스의 개발이 용이하도록, 위협정보간 연계성을 확인할 있는 형태* 데이터를 가공하여 제공할 계획이다.

 

     * : 특정 악성코드가 어느 유포지, 명령조정지를 이용하는지 등 정보간 연관관계를 포함 

 

  나아가, 위협정보별 신뢰 등급 현행 3단계 체계에서 보다 세분하여 제공함으로써 활용기관에서 정밀한 대응 가능하도록 지원하는 한편,

 

  - 정보통신기술(ICT) 융합 환경 맞추어 스마트홈, 사물인터넷(IoT) 장비 위협정보 수집대상을 지속 확대할 예정이다.

 

과기정통부는 빅데이터 센터를 인터넷 침해대응 업무에 우선 적용하여 사이버 위협 정보를 사전에 탐지하고 사고 발생시 신속하게 분석‧대응하는 활용해 나갈 계획이다.

 

    * (활용예시) ①특정 IP가 여러 건의 침해사고와 관련이 있을 경우 우선 대응, ② 신규 도메인(홈페이지)의 악성여부를 도메인 생성 즉시 판단 및 집중 모니터링

 

아울러, 빅데이터 센터는 보안업체의 기술개발과 서비스 품질 향상 위해 활용될 예정이다. 과기정통부는 빅데이터 위협정보 이용을 활성화하기 위해 한국인터넷진흥원(KISA) 분석·가공한 2 데이터뿐만 아니라 활용모델까지 모든 이용자에게 무료로 제공 방침이다.

 

  특히, 이용자에게 빅데이터 활용 랫폼 이용자별 맞춤형 가상환경, 빅데이터 분석에 필요한 각종 소프트웨어 20여종 제공하여 누구든지 사이버보안 빅데이터 센터에서 편리하게 데이터 이용하고 응용서비스를 개발할 있도록 지원해 나갈 계획이다.

 

한편, 센터 운영을 기념하기 위해 12 개최된 개소식에는 검찰, 경찰, 국가정보자원관리원 정부부처 관계자 금융보안원, 국전자통신연구원, 국가보안기술연구소, 정보보호산업협회 주요 활용기관 관계자들이 참석하였다.

 

  참석자들은 빅데이터 센터에 대한 설명을 듣고 머신러닝을 이용한 악성 도메인 탐지 등에 관한 시연 등을 관람하였다.

 

과기정통부 오용수 정보보호정책관 “방대한 양의 사이버침해 위협 수작업으로 분석하여 실시간으로 대응하는 것은 한계에 다다른 실정”이라며, 인공지능‧빅데이터 기술을 해킹사고 예방 신속한 대응에 활용 필요가 있다고 본다.”고 강조했다.

 

  아울러 “사이버보안 빅데이터 센터를 통해 KISA 인터넷침해 대응 능력을 강화하고, 산학연에 제공하여 다양한 보안 제품 서비스 개발에 기여하도록 하겠다.”고 밝혔다.

 

    ※ 센터 이용신청은 KISA의 정보보호 누리집에서 상시 가능

 

 

참고

 

 사이버보안 빅데이터 센터 개요

센터 개요

 o 사이버위협 정보의 단순 수집ㆍ공유에서 빅데이터 분석 공동 활용체계 구축을 통한 침해사고 대응체계 고도화

  - 사이버 위협정보 분석ㆍ공유 시스템*(C-TAS, 14.8) 기반으로 이터 수집 확대, 빅데이터(데이터셋) 구축  활용 플랫폼 구축

    * 악성 코드ㆍIPㆍ도메인 등 38, 1.9억건 위협정보 수집 및 실시간공유(229개 기관)

주요 내용

원천데이터 수집 확대

데이터셋 구축

빅데이터 활용모델

 

 

 

C-TAS 위협정보

ㆍ개방 및 협력채널 정보

ㆍ비정형 위협정보 등

ㆍ데이터 전처리ㆍ통합

ㆍ연관 정보 생성

ㆍ데이터 시각화

ㆍ자체 활용모델 개발

ㆍ산ㆍ학ㆍ연 활용 지원

ㆍ활용 공모전 개최

 o (데이터 수집) 기존 C-TAS 위협정보(1.9억건) 포함, 국내외 다양한 위협정보(개방정보, 비정형 정보 ) 수집을 확대(18 3.5 19 6억건)

 o (데이터셋 구축) 수집된 위협정보를 통합, 빅데이터 분석에 적합한 포맷으로 변환ㆍ정제ㆍ저장, 시각화

 o (빅데이터 활용) 자체 개발, 전문가 제안, 자유 공모 등을 통해 분석ㆍ활용 모델을 개발하고 빅데이터 분석결과ㆍ사례를 개방(18.12~)

< 사이버보안 빅데이터 센터 운용 방안 >

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP00002250688c.bmp 원본 그림의 크기: 가로 876pixel, 세로 425pixel

 

 

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

 

예비 과학자들, 실제 국가R&D 연구기획 공유의 장 열려

 

- 2018 국가R&D 리얼챌린지 프로그램 연구성과 발표회 개최 -

 

국가과학기술인력개발원(원장 조성찬, 이하 KIRD)은 이공계 석‧박사 대학원생들이 실제 국가R&D 사업을 대상으로 연구계획서를 작성하는 ‘국가R&D 리얼챌린지 프로그램’ 성과발표회를 지난 12월 4일에 개최하였다.

최근 통계분석에 따르면 실무응용, 핵심전문, 프로젝트관리, 연구기획 등 R&D 실무역량 관련 지식과 스킬 부문에서 산업계 요구수준과 신입 과학기술인력 보유 역량 격차가 큰 것으로 나타났다.

※ 연구기획 21.4점, 프로젝트 관리 20.9점, 핵심전문 22.4점, 실무응용 23.2점 격차 발생/신입 과학기술인력의 창의성 및 핵심 직무역량 수준 진단과 시사점(KISTEP, 2017)

이에 KIRD는 사회진출을 앞둔 예비 과학자들이 연구현장에서 요구하는 실전역량을 갖출 수 있도록 ‘휴먼플러스 융합연구사업’을 실제 기획하는 프로그램을 올해 최초 실시하였다.

□ 성과발표회는 7개 연구팀이 지난 5개월 동안 작성한 연구계획서와 그간의 경험을 공유하기 위한 자리로 마련되었으며, 참여연구원 국가R&D사업 평가위원, 대상사업 관계자 등 40여명이 참석하였다.

 

 

또한 평가를 통해 선정된 상위 3개 연구팀에게는 상장과 부상이 수여되었으며, ‘3D ToF와 주의초점 기술을 융합한 증강현실 기반 자동검색 기능을 갖춘 스마트 글래스 개발’을 주제로 계획서를 작성한 경남대학교의 ‘CEC팀’이 대상 수상의 영예를 안았다.

그밖에도 최우수상은 영남대학교의 ‘똑똑한 심리치료팀’, 우수상은 부산가톨릭대학교의 ‘부가대방과팀’이 차지하였다.

대상을 수상한 CEC팀 연구책임자는 ‘본 프로그램을 통해 R&D역량 전반에 대한 교육과 국가R&D사업 평가위원의 피드백 기회를 통해 연구자로서 갖춰야 할 지식과 스킬이 향상된 유익한 시간이었다.’고 소감을 전했다.

□ 이후에도 KIRD는 참여자 후속지원을 위해 참가자간 교류를 위한 ‘리얼챌린지 네트워크’ 운영, 교육과정 추천, 취업현황 조사 등의 서비스를 제공할 예정이다.

□ 조성찬 원장은 “신입 연구자의 실무능력 부족은 현장에서 지속적으로 제기되는 문제”라며, “예비 과학자인 석‧박사 대학원생들이 연구현장에서 요구하는 인재로 성장할 수 있도록 앞으로도 지원을 아끼지 않을 것이다”라고 밝혔다.

[붙임] 1. 국가R&D 리얼챌린지 프로그램 참여 연구팀 및 연구주제 1부2. 국가R&D 리얼챌린지 프로그램 연구성과 발표회 사진 1부

 

붙임1

국가R&D 리얼챌린지 프로그램 참여 연구팀 및 연구주제

 

참여 연구팀

총 7개 팀(연구분야 : 뇌과학, 생명과학, 심리, 정보통신, 전기전자, 의공학, 영상처리)

 

구분

팀명

(대학)

연구주제

연구분야

(분야-대분류)

대상

CEC

(경남대)

3D ToF와 주의초점 기술을 융합한 증강현실 기반 자동검색 기능을 갖춘 스마트 글래스 개발

‣인간과학과 기술-뇌과학

‣인공물-정보‧통신

최우수상

똑똑한 심리치료

(영남대)

정신건강 진단 및 치료를 위한 온라인 심리지원 플랫폼 개발

‣사회-심리

‣인공물-정보/통신

우수상

부가대방과

(부산가톨릭대)

영상의학 검사 교육용 가상현실 콘텐츠 제작

‣생명-보건의료(의공학)

‣인공물-영상처리

-

빅 데이터

(경상대)

Homologue gene을 통한 통합 DB 구축

‣생명-생명과학

-

언어의 온도

(경북대)

반려견의 감정과 행동을 인식하는 맥박 수 측정 및 자이로 센서 융합 기기 개발을 통한 정보의 정확도 개선 연구

‣인간과학과 기술-뇌과학

-

Option 1

(인하대)

3D 프린팅 기반의 재활 목적의 엑소스켈레톤 장비 연구

‣생명-보건의료(의공학)

‣인공물-기계(설계)

-

도돌이표

(차의과학대)

외상 후 스트레스 증후군 (post-traumatic stress disorder) 관련 기억영역 파악 및 개인 맞춤형 진단 프로그램 개발

‣인간과학과 기술-뇌과학

‣인공물-전기‧전자

 

 

 

 

붙임2

국가R&D 리얼챌린지 프로그램 연구성과 발표회 사진

 

 

 

 

 

 

붙임3

국가R&D 리얼챌린지 프로그램 개요

 

 

이공계 석‧박사 대학원생 연구현장 역량강화를 위해

국가R&D 실제사업을 대상으로 연구계획서를 작성하는 실전 프로그램입니다.

대상사업

 

○ 사업명 : 휴먼플러스 융합연구개발 챌린지사업(과기정통부, STEAM연구사업)

○ 지원규모 : 최대 6년(선행연구 1년, 본연구 3년+2년, 연간 5억원 내외 지원)

○ 연구주제 : 과학기술로 인간한계를 극복할 수 있는 자유주제

연구팀 선정

 

○ 석‧박사 과정 대학원생졸업 후 2년 이내 미취업자 대상

○ 전국 대학 공모를 통해 총 8개 연구팀, 40명 선발

○ R&D역량 및 기획연구 교육 프로그램, 팀당 연구기획비 800만원 지원

프로그램 구성

 

R&D역량교육(1주) : 선행기술, R&D기획, 사례분석 등 필수지식과 스킬(35H)

기획연구(19주) : 주제선정, 데이터 분석, 계획서 작성 등 실제 연구활동

사업특징

 

○ 지도교수 및 국가R&D 연구경험을 가진 멘토 지도

○ 교육과정 추천, 리얼챌린지 네트워크 운영 등 수료생 후속지원

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

저전력 고속 자성메모리용 스핀 신소재 개발

 

 

- 차세대 자성메모리의 핵심 소재기술 개발 -

 

 

양현수 교수(싱가포르국립대, NUS) 이경진 교수(고려대) 연구팀이 저전력, 고속 스위칭이 가능한 차세대 자성메모리(Magnetic Random Access Memory, MRAM) 핵심 소재 구조를 개발했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기 정통부’) 밝혔다.

 

  연구는 일본 Toyota Technological Institute(TTI) Awano 교수 연구팀, 중국 Tongji Qiu 교수와 공동 수행한 결과로, 네이쳐 머터리얼즈(Nature Materials) 12 3 온라인 게재되었다.

 

   ※ 논문명: Long spin coherence length and bulk-like spin-orbit torque in ferrimagnetic multilayers.

 

   저자정보: J. Yu(NUS), D. Bang(TTI), R. Mishra, R. Ramaswamy (NUS), 오정현, 박현종, 정윤부(고려대), P. V. Thach(TTI), 이동규, 고경춘, 이서원(고려대), Y. Wang, S. Shi(NUS), X. Qiu(Tongji), H. Awano(TTI), 이경진 교수(공동 교신저자, 고려대), 양현수 교수(공동 교신저자, NUS) 포함 총 17

 

자성메모리는 외부 전원의 공급이 없는 상태에서 정보를 유지할  있으며 고속 동작이 가능한 장점이 있어 차세대 메모리로 세계 반도체 업체들이 경쟁적으로 개발하고 있다.

 

 

  그러나 MRAM 시장 파급력을 확대하기 위해서는 두꺼운 자성층의 자화방향을 낮은 전류로 스위칭시키는 신기술이 필요하다.

 

  자성메모리의 동작은 (, transverse) 스핀전류* 자성소재에 주입하여 발생하는 스핀토크로 이루어지는데, 기존 자성소재는 스핀전류가 소재의 표면에서 모두 소실되는 특성으로 인해 두꺼운 자성층을 스위칭시킬 없다는 한계가 있었다. 

 

   * 스핀전류: 일반적인 전류는 전자가 가지고 있는 전하(charge)의 흐름을 말하는데, 스핀전류는 전자의 또 다른 고유특성인 스핀(spin)이 이동하는 현상이다. 스핀  전류는 전하의 실제적인 이동이 없이 나타날 수 있어 주울열(Joule heating)로 인한 전력손실로부터 자유로울 수 있다.

 

연구에서는 새로운 소재구조, 원자 단위의 반강자성* 스핀 배열을 갖는 페리자성 다층막**에서  스핀전류가 소재 표면에서 소실되지 않고, 두꺼운 전체에 걸쳐 유지됨 이론 실험으로 규명하였다. 이를 통해 기존 소재에 비해 20 정도 높은 스핀 전환효율을 달성하였다.

 

   * 반강자성: 인접한 두 원자가 갖는 스핀들이 서로 반대방향인 특성이다. 이에 반해 강자성은 스핀들이 서로 같은 방향을 갖는 특성으로 일반적인 자성소재는 강자성을 띤다.

 

  ** 페리자성 다층막: 서로 다른 원소로 이루어진 원자층이 반복적으로 교차되도록 쌓은 박막이다. 이 연구에서는 코발트 (Co) 한 층과 터븀 (Tb) 한 층을 교차하여 쌓았다. 이때 Co 스핀과 Tb 스핀은 서로 반대방향으로 반강자성을 띤다.

 

  신소재를 차세대 메모리로 주목받고 있는 스핀토크 기반의 자성메모리에 적용할 경우, 스핀토크 효율을 높이고 초고집적이 가능하여 스핀토크 자성메모리의 시장 확대에 기여할 것으로 기대된다. 

 

또한 자성메모리의 미래기술로 개발 중인 스핀궤도토크 자성메모리에도 적용이 가능한 소재는, 고속동작 비휘발성 특성으로 SRAM 대비 대기전력을 획기적으로 감소시켜, 저전력을 필수로 요구하는 모바일, 웨어러블, 또는 IoT 메모리로 활용가능성이 높다.  

 

 

  양현수, 이경진 교수는 “본 연구는 스핀전류가 자성소재 내에서 유지되도록 하는 양자역학적 원리를 실험적으로 구현함으로써 자성메모리의 초고집적화를 위한 난제를 해결 것으로, 기초학문에 대한 이해가 응용소자의 핵심적 난제를 해결하는데 활용될 있음을 보여주는 좋은 예이다. 라고 밝혔다.

 

연구성과는 과기정통부 미래소재디스커버리사업, 중견연구자사업, KIST Joint Research Lab 사업, 삼성전자 미래기술육성사업 싱가포르 정부과제의 지원을 받아 수행되었다.

 

<참고자료> : 1. 연구결과 개요

             2. 용어설명

             3. 연구이야기

             4. 그림설명

             5. 연구진 이력사항

 

 

1.

 

 

 1. 연구배경

  현재 사용되는 반도체 구조에서는 논리소자와 메모리소자가 공간적으로 단절되어 있기 때문에 소자 간의 신호지연이 불가피하다. 또한 비휘발성 메모리인 SRAM 사용은 정보유지를 위한 지속적인 전력 공급으로 인해 높은 전력소모의 문제점을 야기한다. 이와 더불어 현재 사용되는 컴퓨터 CPU 스마트폰 AP SRAM 소자의 개수와 성능이 비례하기 때문에 소자 성능 향상을 위해서는 지속적으로 메모리 면적의 증가가 요구되고 있다. 이러한 문제는 소자 고집적화에 걸림돌이 되고 있다.

   자성메모리는 자성물질의 자화방향에 정보를 기록하기 때문에 자화방향을 제어하는 것이 소자의 동작원리이다. 기존 자성메모리에 사용되는 기술은 전기를 인가하여 생성되는 스핀전류를 이용하여 자화방향을 제어하는 스핀전달토크 또는 스핀궤도토크이다. 기존 자성소재의 경우 토크의 크기를 결정하는 스핀전류가 소재의 표면에서 모두 소실되는 특성으로 인해, 두꺼운 자성층의 자화방향을 스위칭시키기 위해서는 보다 많은 전류를 주입해야하는 한계가 있었다. 자성층이 두꺼울수록 소자의 집적도를 키울 있기 때문에, 이러한 기존 소재의 한계는 자성메모리의 고집적화에 걸림돌이 되어왔다.

  스핀전류가 소재의 표면에서 소실되는 문제를 해결함으로써, 보다 두꺼운 자성층의 자화방향을 낮은 전류로 제어하는 소재기술 개발이 요구되었다.

 2. 연구내용

  연구에서는 이론적인 연구를 통하여 원자 단위로 반강자성 특성을 갖는 페리자성 다층막에서 양자역학적 스핀 정합성(spin coherence) 발생하며, 이를 통해 스핀전류가 다층막의 표면에서 소실되지 않고 두께 전체에서 유지됨을 확인하였다.

 

  이를 실험으로 규명하기 위하여 Co/Tb 다층막을 제작하고 스핀전류를 측정하여, 10 나노미터 이상으로 두꺼운 다층막에서도 스핀전류가 유지됨을 확인하였다. 이는 기존 자성소재의 경우 1 나노미터 정도로만 두꺼워져도 스핀전류가 모두 소실되는 것과 차이를 보인 것으로 이론적 예측을 뒷받침 하는 실험적 증거이다.

  또한 10 나노미터 수준으로 두꺼운 Co/Tb 다층막에서 스핀궤도토크를 측정하여, 기존 소재 대비 20 이상 스핀전환 효율을 확인하였다. 특히 이러한 스핀전환 효율이 기존 소재 대비 10 정도로 두꺼운 자성층에서 얻어졌기 때문에, 스핀토크 자성메모리의 고집적화를 앞당길 있는 중요한 발견이다.

  연구는 반강자성 스핀 배열을 갖는 소재에서 우수한 스핀 정합성을 확인한 번째 실험결과로 스핀트로닉스 소자에서 스핀전류를 새로운 방식으로 제어할 있는 가능성을 열어 관련 학문 발전에 기여할 것이고, 또한 두꺼운 자성막에서 높은 스핀전환효율을 얻어 차세대 자성메모리의 고집적화와 저전력 구동 응용가능성을 제공할 것이다.

 

 

 

 

 

2.      

 

1. MRAM (Magnetic Random Access Memory)

  비휘발성 메모리의 종류인 자성메모리로 기존 실리콘 기반의 메모리와는 다르게 얇은 자성 박막 자화방향에 의해 데이터가 저장된다. 일반적으로 자기터널접합 구조인 강자성/산화막/강자성 구조에서 개의 강자성체의 상대적인 자화방향(평행, 반평행) 상태에 따라 가지 상태(0,1) 표현된다. 2007 노벨 물리학상이 수여된 거대자기저항 현상을 기본으로 하는 메모리 구조이다.

2. 스핀전류 (spin current)

  스핀전류는 양자역학적으로 정의되는 스핀 각운동량의 이동을 말하는 것으로 기본적으로 업스핀(+1/2) 다운스핀(-1/2) 알짜 이동을 말한다. 이러한 스핀전류는 자성소재의 자화반전을 유도할 있기 때문에 자성메모리를 포함하여 대부분의 스핀트로닉스 소자의 구동원으로 활용된다. 특히 스핀전류는 전하의 실제적인 이동이 없이 나타날 있어 주울열(Joule heating) 인한 전력손실로부터 자유로울 있다.

그림입니다. 원본 그림의 이름: 스핀전류.png 원본 그림의 크기: 가로 366pixel, 세로 189pixel

[스핀전류 개락도]

 

 

 

3. 스핀궤도토크 (Spin-orbit Torque)

  전자의 스핀(Spin) 궤도(Orbit) 간의 상호작용을 기반으로 하는 새로운 물리적 원리로, 강자성체와 인접한 금속도체에 흐르는 전류에서 발생하는 스핀토크에 의해 자성정보를 제어하게 된다. 일반적으로 원자번호가 물질일수록 스핀궤도토크의 크기가 크다고 알려져 있기 때문에 주로 중금속이 속도체로 활용되고 있다.

4. 반강자성 (Anti-ferromagnetism)

 

  인접한 원자가 갖는 스핀들이 서로 반대방향을 향하는 특성을 의미한다. 이와 대비되는 개념인 강자성(ferromagnetism) 인접한 원자가 갖는 스핀들이 모두 방향을 향하는 특성으로, 일반적인 자성소재는 강자성을 띤다.

[반강자성, 강자성 개략도: 화살표 = 원자 스핀]

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP0000353026f1.bmp 원본 그림의 크기: 가로 547pixel, 세로 371pixel

 

5. 페리자성 다층막

  페리자성(ferrimagnetism) 강자성과 반강자성의 중간 특성을 의미한다. 인접한 원자의 스핀이 서로 반대방향이더라도 원자의 종류가 다르면 페리자성으로 분류한다. 페리자성 다층막은 서로 다른 원소로 구성된 원자층이 두께 방향으로 반복적으로 교차되도록 쌓은 박막으로, 이때 원소의 스핀방향이 반강자성을 띠는 경우를 의미한다. 연구에서는 코발트 (Co) 원자층과 터븀 (Tb) 원자층을 번갈아 쌓는 방식으로 페리자성 다층막을 구현하였다. 이때 Co 스핀과 Tb 스핀은 양자역학적 교환상호작용으로 인해 서로 반대방향을 갖는다.

 

 

 

 

 3. 연구 이야기

 

 

연구를 시작한 계기나 배경은?

최근 국내 반도체 기업에 의해 상용화 준비가 이루어지고 있는 자성메모리는 비휘발성, 고속/저전력 구동으로 인해 IoT 다양한 응용소자에 적용이 가능할 것으로 예측된다. 그러나 정보를 저장하는 자성층의 두께가 두꺼워지면 소자구동에 필요한 전력이 증가하는 문제로 인해, 고집적화가 어렵다는 문제를 안고 있었다. 따라서 두꺼운 자성층을 손쉽게 스위칭 시킬 있는 방식을 개발하는 것이 매우 중요하였고, 이를 위해 다양한 소재를 시도하게 되었다.

 

연구 전개 과정에 대한 소개

연구는 이러한 문제를 해결해보기 위해 실험연구자인 양현수 교수 연구팀에서 페리자성층에 대한 스핀토크 스위칭 실험을 하던 두꺼운 페리자성층의 자화도 손쉽게 스위칭시킬 있다는 사실을 확인한 것으로 시작되었다. 기존에 알려져 있던 상식과 상충되는 실험결과를 이해하기 위해, 양교수 연구팀은 이론연구자인 이경진 교수 연구팀과 상의하게 되었다. 이론 연구를 통해 반강자성 스핀배열을 갖는 페리자성체에서 스핀정합성이 좋아지는 것이 원인일 있음을 확인하게 되었고, 이에 근거하여 스핀정합성을 직접 측정하는 추가적인 실험을 진행하여 이론적 설명을 증명하였다.

 

연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지?

페리자성층에서 뛰어난 스핀정합성이 원인일 가능성을 인지한 , 이를 실험적으로 직접 측정하는 방식을 고안해내고 실제 실험에서 구현하는데 까지 상당한 시일이 소요되었다. 어려웠던 과정에도 불구하고 원하는 결과를 얻을 있었던 것은, 연구그룹이 오랫동안 함께 진행해왔던 공동연구를 통해 상대그룹의 특장점을 파악하고 있었던 것이 크게 도움이 되었다. 연구그룹은 2009년부터 지금까지 공동연구를 계속해오고 있으며, Nature Nanotechnology (2015), Physical Review Letters (2009), Science Advances (2016, 2017) 등에 논문을 게재한 있다.

 

 

 

이번 성과, 무엇이 다른가?

최근 양산을 준비 중인 자성메모리는, 기존에 알고 있던 원리에 입각하여 자성층의 두께를 키우면 그만큼 전류를 많이 주입해야 스위칭이 된다는 것이 철칙으로 되어 있었다. 연구는 이러한 철칙을 깨는 물리적 원리를 발견하고 이를 실험적으로 구현한 것으로, 기초학문 관점에서 스핀정합성에 대한 새로운 관점을 제시했다는 이외에, 응용관점에서 기존 선입견을 깨뜨리는 새로운 발상이 가능토록 했다는 측면에서 의의가 크다고 생각된다.

 

이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은?

현재 한국인 연구자들의 자성재료 연구 수준은 세계적으로도 인정받고 있고 국내 반도체 메모리 산업 역시 세계 1위를 달리고 있다. 연구팀에서 개발한 소재기술의 지속적인 연구개발을 통해 자성메모리 연구개발을 선도하여 핵심기술 확보 자성메모리의 상용화에 앞장서고 싶다.

 

 

4.      

 

[그림] 스핀전류 흡수 개략도.

 기존 자성소재의 경우 외부에서 발생한 스핀전류가 자성소재의 표면에서 모두 소실되는 반면, 개발 자성소재 (반강자성 스핀배열을 갖는 페리자성 다층막 소재) 경우 스핀전류가 자성층 깊은 곳까지 유지되는 특성을 보임

 이러한 특성은 반강자성 스핀배열을 갖는 페리자성 다층막의 우수한 스핀정합성 때문이며, 이로 인해 두꺼운 페리자성층의 자화도 손쉽게 스위칭이 가능함

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000020f032fb.bmp 원본 그림의 크기: 가로 540pixel, 세로 401pixel

 

 

 

 

 

5. 연구진 이력사항

 

양현수 교수 (공동 교신저자) 

 

 

 

 

1. 인적사항                                        

  : 싱가포르국립대 전기전자컴퓨터학과                      

  : +65-6516-7217

  e-mail : eleyang@nus.edu.sg

 

 

 

2. 학력

  1994 - 1998 B.S. Electrical Engineering, Seoul National University

2001 - 2003 M.S. Electrical Engineering, Stanford University

  2003 - 2006 Ph.D. Electrical Engineering, Stanford University

 

3. 경력사항

  1998 - 2001 Staff Engineer, C&S Technology Inc.

  2004 - 2007 Scientist, IBM-Stanford Spintronic Science and Applications

                             Center

  2005 - present Professor, Electrical and Computer Engineering, National

                        University of Singapore

 

4. 전문 분야 정보

  Spintronics, Nanomaterials, Nanodevices

 

5. 연구지원정보

  2014 ~ 현재 싱가포르 국가연구재단

  2015 ~ 현재 싱가포르 과학기술연구재단

 

 

 

이경진 교수 (공동 교신저자) 

 

 

 

1. 인적사항                                                                                      

  : 고려대학교 신소재공학과                      

  : 02-3290-3289

  e-mail : kj_lee@korea.ac.kr

 

 

 

2. 학력

  1988 - 1994 B.S. Physics, KAIST

  1994 - 1996 M.S. Materials Science and Engineering, KAIST

  1996 - 2000 Ph.D. Materials Science and Engineering, KAIST

 

3. 경력사항

  2000 - 2005 Senior Researcher, Samsung Advanced Institute of Science

  2003 - 2005 Postdoctoral fellow, CNRS-CEA Spintec, France

  2005 - present Professor, Department of Materials Science and Engineering,

                                    Korea University

 

4. 전문 분야 정보

  Spintronics theory and modeling

 

5. 연구지원정보

  2016 ~ 현재 과학기술정보통신부·미래소재디스커버리지원사업

  2017 ~ 현재 과학기술정보통신부·중견연구자지원사업

 

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

 

암흑물질 둘러싼 오랜 논란 검증 신호탄 쐈다

 

 

- IBS 지하실험연구단, “암흑물질 후보 윔프(WIMP) 신호 없음 확인” -

 

- 민감도 높인 검출기 자체제작 성공, 이탈리아 다마 실험 반증 데이터 확보 -

 

 

기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단 이끄는 코사인-100 공동연구협력단* 암흑물질을 둘러싼 오랜 논란을 검증 있는 길을 열었다.

  * 코사인-100 국제공동연구협력단 : 암흑물질을 탐색하는 코사인 실험을 운영하기 위해 구성된 국제공동연구진(이번 연구에 국내외 15개 기관 50명의 연구자가 참여)

 

 o 연구진은 이번에 암흑물질 검출 실험설비를 독자적으로 개발하여, 암흑물질의 유력한 후보 알려져 왔던 윔프(WIMP) 입자* 남긴 유일한 흔적을 반박할 데이터를 확보하는데 성공했다.

 

  * 윔프(WIMP, Weakly Interaction Massive Particle) : 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻으로 이휘소 박사의 유고논문(1977)에서 그 아이디어가 시작됐다.

 

 o 과학기술정보통신부(장관 유영민) IBS(원장 김두철) 이번 연구성과가 네이처(Nature, IF 42.351) 온라인 판에 12 06 새벽 3(한국시간) 게재되었다고 밝혔다. 

 

우주의 26.8% 차지할 것으로 추정되는 암흑물질 아직까지 존재가 규명되지 않았다.

 

 

 o 암흑물질의 발견이 노벨상 수상으로 여겨질 정도로 학계의 관심이 높지만, 지금까지 암흑물질의 흔적이 발견된 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소 다마(DAMA) 실험이 유일하였다.

 

 o 98 실험 이후 다마 팀은 20 동안 암흑물질 윔프의 신호를 착했다고 주장하고 있다. 하지만 다른 연구팀에 의해 검증된 적이 없어 다마 팀이 관측한 신호 정말 암흑물질인지에 대한 논란 이어지고 있다.

 

IBS 지하실험 연구단 강원도 양양에 위치한 지하 700m 깊이 실험실에서 2016년부터 다마 팀의 실험을 검증하기 위한 코사인-100 실험* 시작했다.

  * 코사인-100 실험 : 고순도의 결정에 암흑물질이 부딪혔을 때 내는 빛을 토대로 암흑물질의 존재를 규명하기 위한 실험이다.

 

 o  세계 유수의 연구팀들도 고순도 결정 제작기술과 높은 차폐 성능 구현 어려워서 다마 실험의 완벽 재현에는 실패 왔다. 구진은 다마 팀과 동일한 결정을 이용하는 검출기를 독자 개발하여 제작하는 성공했다.

 

 o 다마 팀에 비해 안정적인 검출환경 조성했다. 고체 차폐체에 액체 섬광체를 추가한 이중 차폐 설계를 도입 외부의 잡신호를 줄이는 동시에 결정 내부에서 만들어진 방사능도 줄였다. 기계학습을 접목해 인공지능으로 잡신호를 골라낼 있는 기술도 추가했다.

 

 o 이번 논문은 코사인-100 검출기가 초기 59.5(2016.10.20.~12.29)  확보한 데이터 분석한 결과를 토대로 쓰였다.

 

연구진의 코사인-100 실험 초기실험(16.10.20.~12.29, 59.5일간)에서 확보한 데이터는 다마 팀이 발견한 신호가 암흑물질에 기인하지 않을 있다는 가능성을 제시했다.

 

 

 o 이현수 부연구단장은 암흑물질의 발견은 우리가 알고 있는 모든 물리지식에 영향을 놀라운 사건”이라며 다마 실험을 완벽히 재현할 검출기를 자체 개발해서, 독립적인 실험을 시작했다는 자체에 학계가 주목했다” 말했다.

 

 o 또한, 연구진은 향후 추가 데이터를 확보 5 다마 팀의 주장을 완벽히 검증 혹은 반박할 있을 것으로 기대하고 있다.

 

<참고자료> : 1. 논문의 주요내용             2. 연구결과 개요

             3. 연구이야기                         4. 용어설명

             5. 그림설명                         6. 연구자 이력사항

 

 

 

 

 

 

논문의 주요 내용

 

□ 논문명, 저자정보

  - 논문명 : An experiment to search for dark matter interactions using sodium iodide detectors / Nature

  -   : Govinda Adhikari, Pushparaj Adhikari, Estella Barbosa de Souza, Nelson Carlin, Seonho Choi, Mitra Djamal, Anthony C. Ezeribe, Chang Hyon Ha(공동교신저자, IBS),Insik Hahn, Antonia J.F. Hubbard, Eunju Jeon, Jay Hyun Jo, Hanwool Joo, Woon Gu Kang, Woosik Kang, Matthew Kauer, Bonghee Kim, Hyounggyu Kim, Hongjoo Kim, Kyungwon Kim, Nam Young Kim, Sun Kee Kim, Yeongduk Kim, Yong-Hamb Kim, Young Ju Ko, Vitaly A. Kudryavtsev, Hyun Su Lee (공동교신저자, IBS), Jaison Lee, Jooyoung Lee, Moo Hyun Lee, Douglas S. Leonard, Warren A. Lynch, Reina H. Maruyama, Frederic Mouton, Stephen L. Olsen, Byungju Park,Hyang Kyu Park, Hyeonseo Park, Jungsic Park, Kangsoon Park,Walter C. Pettus, Hafizh Prihtiadi, Sejin Ra, Carsten Rott, Andrew Scarff, Keon Ah Shin, Neil J.C. Spooner, William G. Thompson, Liang Yang, and Seok Hyun Yong(COSINE-100 공동연구협력단)

 

□ 논문의 주요 내용

 1. 연구의 필요성

  ○ 우주의 26.8%를 차지하는 암흑물질(Dark matter)은 아직까지 그 존재가 명확히 밝혀지지 않았다. 과학자들은 여러 관측 결과를 토대로 중력과 약력으로 상호작용하고, 질량이 무거우며, 우리 눈에는 보이지 않는 미지의 입자가 있을 것으로 이론적으로 예측할 뿐이다. 약하게 상호작용하는 무거운 입자라는 뜻의 윔프(WIMP)는 그 특징이 암흑물질의 조건에 부합해 유력 후보로 꼽힌다.

  ○ 지금까지 윔프의 흔적을 발견한 건 이탈리아의 다마(DAMA) 실험이 유일하다. 1998년부터 계절에 따라 변하는 신호를 검출기로 포착하기 시작했고, 다마 팀은 이 신호를 암흑물질의 흔적이라고 보고했다. 문제는 현재까지 다마 팀을 제외한 세계 어느 팀도 실험을 재현하지 못했다는 것이다. 다마 팀이 포착한 신호가 정말 윔프의 흔적이 맞는지에 대한 논란이 이어졌다.

 2. 연구 내용  

  IBS 지하실험 연구단이 이끄는 코사인-100 공동연구협력단은 다마 팀을 재현하기 위한 코사인 검출기를 제작했다. 자체 연구개발(R&D)로 독자적인 고순도 요오드화나트륨(NaI) 결정 제작 기술을 확보했고, 지금까지 암흑물질 검출에 사용할 만한 고순도 요오드화나트륨 결정 제작에 성공한 건 다마 팀을 제외하고 코사인-100 연구단이 가장 앞서 있다.

  ○ 한편, 다마 실험 설비에 액체 섬광체를 추가해 안정적인 검출 환경을 조성했다. 연구진이 개발한 차폐기술은 검출기를 둘러싼 고체 차폐체를 통해 외부 방사능의 영향을 줄이는 동시에, 검출기를 담은 액체 차폐체를 이용해 결정내부에서 만들어진 방사능의 영향도 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라 온도와 습도도 0.1% 오차 내에서 제어할 수 있어  외부환경에 의한 영향을 최소화했다.

  ○ 코사인 연구단은 강원도 양양 양수발전소 내 지하 700m에 위치한 지하실험실에서 2016년 데이터 수집을 시작했다. 초기 59.5일간의 데이터를 분석한 결과 다마 팀이 주장한 신호를 포착하지 못했다. 다마 팀이 포착한 신호가 암흑물질이 맞다면 이 기간 동안 1200번의 신호가 포착돼야 했지만, 연구단의 검출기에는 이런 신호가 검출되지 않았다.

3. 연구 성과

  ○ 코사인-100 연구단의 데이터는 다마 실험의 결과와 이를 토대로 쓰인 이론들을 상당부분 반증했다. 연구진은 코사인-100 검출기를 이용해 지속적으로 데이터를 확보할 계획이다. 추가 데이터를 얻으면 다마 실험의 결과를 완전히 검증 혹은 반증할 수 있다. 20년이 넘도록 이어진 암흑물질을 둘러싼 미스터리를 풀어낼 기회가 열렸다는 의미다.

  ○ 암흑물질 검출은 주변의 배경 방사능을 최소화하고, 고순도 결정의 양이 많을수록 확률이 높아진다. 코사인 연구단은 2021년부터 강원도 정선의 1100m 깊이의 새 지하실험실에서 실험을 계속할 계획이다. 더 깊은 지하에서는 우주에서 오는 배경 방사능으로 인한 잡신호를 줄일 수 있다. 연구단은 향후 5년 내 암흑물질 미스터리를 완벽히 해소할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

 

 

 

1. 연구배경

  ㅇ 우리가 아는 모든 물질이 전체 우주에서 차지하는 비중은 4.9%에 불과하다. 아직 밝혀지지 않은 26.8%를 차지하는 것은 ‘암흑물질(Dark matter)’이다. 은하의 회전속도나 중력렌즈 효과 등 우주관측 결과를 토대로 과학자들은 암흑물질의 존재를 예측해왔다. 하지만 암흑물질의 흔적을 실제로 발견한 적은 거의 없다. 눈에 보이지도 않을뿐더러 중력과 약력을 제외하고는 다른 물질과 상호작용을 하지 않기 때문이다.

  ㅇ 세계 수많은 물리학자들은 독자적으로 암흑물질의 후보입자를 찾기 위해 노력 중이다. 이론적으로 몇 개의 가상 입자가 암흑물질의 후보로 제시됐다. 그중 하나가 ‘약한 상호작용을 하는 무거운 입자’라는 뜻의 윔프(WIMP, Weakly Interaction Massive Particle).

  ㅇ 현재까지 윔프의 흔적을 발견한 건 이탈리아 그랑사소 입자물리연구소에 본거지를 둔 국제공동연구팀의 다마(DAMA) 실험이 유일하다. 1995년부터 다마 팀은 지하실험실에 설치한 검출기로 암흑물질을 탐색하는 실험을 시작했다. 1998 계절별로 변하는 신호를 발견했고, 이를 낮은 질량의 윔프(WIMP)라 주장했다. 지구가 공전궤도를 지나는 과정에서 서로 다른 암흑물질 지역을 통과하는 과정에서 신호가 달라진다는 것이었다. 하지만 20년이 지난 현재까지 세계 어느 연구팀도 다마 팀이 측정한 에너지 범위에서 윔프의 신호를 발견하지 못했다.

 2. 연구내용

  IBS 지하실험 연구단은 양양 양수발전소 지하 700m에 지하실험실(Y2L)을 마련하고, 2016년 다국적 공동연구팀을 꾸려 다마 팀의 실험을 재현하기 위한 ‘코사인-100 실험(COSINE-100)’을 시작했다. 이번 논문은 실험 극 초기인 20161020일부터 1229일까지 59.5일간 얻어진 데이터를 해석한 결과다.

  ㅇ 대부분의 윔프 검출 실험은 지구로 날아온 윔프 입자와 검출기 내 결정의 충돌 과정에서 흔적을 찾도록 설계된다. 초속 수백㎞로 날아온 윔프가 원자핵과 충돌하면 원자핵은 이 과정에서 광자를 방출하게 되는데, 이 신호를 검출하는 것이다. 윔프가 아닌 뮤온 등 우주선이나 방사선의 영향을 줄이기 위해 물이나 금속으로 차폐한다.

  ㅇ 코사인 실험은 다마와 마찬가지로 고순도 요오드화나트륨(NaI)결정을 사용했다. 4개씩 2층 배열로 놓인 총 106kg의 결정이 이번 실험에 사용됐다. 지금까지 여러 연구팀이 다마 실험 재현에 실패한 것은 주된 불순물인 칼륨과 납을 효과적으로 줄이는 기술을 개발하지 못해 순도가 높은 결정을 제작하지 못한데 있다. 코사인-100 공동 연구 협력단은 전신인 한국암흑물질탐색그룹(KIMS)때부터 20년간 지속적인 연구개발을 통해 독자적인 결정 제작 능력을 키운 결과 이 같은 성과를 올릴 수 있었다.

 

  ㅇ 한편, 다마 실험보다 안정적인 검출 환경도 조성했다. 코사인 실험은 요오드화나트륨 결정 모듈이 2200리터의 액체 섬광체 속에 담기도록 설계됐다. 배경 방사능을 식별하고 실시간으로 차폐하기 위해서다. 또 액체 섬광체를 구리, , 및 플라스틱 섬광체로 다시 둘러싸 외부 방사선뿐만 아니라 뮤온 등 우주선에 의한 배경 방사선의 영향도 최소화했다. 이를 통해 지상에 비해 방사능에 의한 잡신호를 수십만 배 줄였다. 이와 함께 인공지능의 학습기법인 기계학습(machine-learning)을 도입해 인공지능이 윔프의 흔적이 아닌 잡음을 배제할 수 있도록 했다.

  ㅇ 이 설비로 연구진이 59.5일 간 얻은 데이터에는 다마 팀이 주장한 윔프의 신호가 발견되지 않았다. 만약 다마 팀이 검출했던 신호가 윔프라면, 이론적으로 분석 기간 동안 1200개 정도의 신호가 검출돼야 하지만 신호는 관측되지 않았다. 암흑물질이 없는 상황을 가정하고 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 예측한 데이터와 실제 관측된 데이터는 일치했다. , 조사한 영역 대에서 윔프의 흔적은 찾을 수 없었다는 것이다.

  결론 : 다마 팀이 검출했다고 주장하는 윔프 신호는 20년이 넘도록 암흑물질의 유일한 증거였지만, 타 연구단에 의한 검증 자체가 불가능했다. 코사인-100 공동연구협력단이 다마 실험을 완벽히 재현할 수 있는 설비를 마련하고, 검증 연구를 시작했다는 것만으로도 학계에 일으키는 파장은 매우 크다. 또한 이번 실험은 초기 데이터를 통해 다마 팀이 관측한 신호가 보편적인 암흑물질 모델과 일치하지 않는다는 것을 보여줬다.

3. 기대효과

  ㅇ 코사인-100 공동연구협력단은 IBS의 주도로 요오드화나트륨 검출기의 데이터에서 암흑물질의 신호를 검출하기 위한 데이터를 계속 수집하고 있다. 이번 연구를 통해 반증의 씨앗을 제공한 만큼, 추가로 데이터가 더해지면 암흑물질의 미스터리가 해소될 것으로 기대된다.  

  ㅇ IBS 지하실험 연구단은 성능을 높인 차세대 요오드화나트륨 결정을 제작하기 위한 연구개발을 수행하고 있다. , 현재 강원도 정선 한덕철광 부지 지하 1100m에 새로운 지하실험실을 구축하고 있다. 배경 방사능의 신호를 더 줄인 새로운 실험실과 연구진이 자체 개발한 결정을 토대로 연구진은 다음 단계 실험을 시작할 계획이다. 향후 다마 팀을 완벽히 검증할 데이터를 확보할 뿐 아니라 낮은 질량 암흑물질 탐색에 세계 최고 민감도를 갖춘 검출기를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

 

 

연구 이야기

 

연구를 시작한 계기나 배경은?

 그동안 다마 실험의 논란은 입자물리학계의 커다란 이슈였다. 다마 팀을 제외한 세계 어느 연구팀도 실험을 재현하지 못한 만큼, 실험에 대한 독립적인 검증이 학계에서 지속적으로 요구돼 왔다. 하지만 실험의 복잡함과 민감도가 높은 결정 제작의 어려움으로 인해 선뜻 검증실험을 진행하고자 하는 연구단이 나타나지 않았다. 우리 연구단의 전신이 한국암흑물질탐색그룹(KIMS)은 지난 20년간 비슷한 요오드화세슘(CsI) 결정으로 암흑물질연구를 해왔기에 이를 수행하기 가장 적합한 그룹으로 회자돼왔다.

 

연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지?

 윔프 검출 실험에서 중요한 부분 중에 하나는 요오드화나트륨(NaI) 결정을 얼마나 민감도가 높게 만드느냐이다. 이 결정은 공기 중에 노출되면 라돈과 같은 배경 방사능 물질이 잘 붙고, 쉽게 녹아버리는 성질을 가지고 있다. 따라서 결정을 성장시부터 검출기에 설치시까지 잘 보관해서 최대한 외부 방사능 노출을 막는 것이 관건이었다. 우리는 다른 실험과 달리 다마 팀의 설계에 추가로 액체 섬광체에 이 결정 검출기를 담궈서 외부 방사능을 줄임과 동시에 결정내부에서 나오는 방사능도 감소시킬 수 있었다. 이 부분은 현재 우리 실험이 최초로 수행한 방식이다.

 

이번 성과, 무엇이 다른가?

 우리는 과학 연구의 가장 기본적인 원칙인 실험의 독립적인 재현을 수행하고 있다. 전 세계 수많은 암흑물질 실험연구자들이 암흑물질에 의한 상호작용을 발견하려 하고 있다. 이번에 우리가 이룬 것은 다마 실험의 논란을 같은 물질, 같은 실험방식으로 최초로 검증 혹은 반증할 수 있는 실험을 수행하고 있다는 것이다. 추가로 초반 59.5일의 데이터에서 기존 이론에 의한 암흑물질은 다마 실험을 설명할 수 없다는 결과를 얻었다.

 지금까지 우리나라에서 자체 성장해서 수십 년간의 연구개발을 거쳐서 거대 검출기를 만들고, 외국 연구자들이 참여해 연구를 수행한 사례는 많지 않다. 90년대 후반부터 시작한 한국형 암흑물질 연구가 이제 규모와 민감도 면에서 세계적으로 내로라 할 성과를 내고 있는 것이다.

 

이루고 싶은 목표와, 향후 연구계획은?

 우리가 수집하고 있는 데이터를 축적하면 향후 5년 내 다마 실험을 완벽하게 검증 혹은 반증할 수 있을 것으로 보인다. 우리 연구단은 강원도 정선에 1100m 깊이 지하실험실을 구축하고 있으며, 고순도 결정을 직접 제작하는 연구도 진행 중이다. 향후 이 모든 것이 잘 조화되면 암흑물질 뿐 아니라 기대하지 못한 현상에 대한 연구가 가능하리라 생각한다.

 

 

 

1. 네이처(Nature)

  세계 최고 권위의 학술지로, 피인용지수(Impact Factor) 42.351이다.

 

2. 암흑물질(Dark matter)

  우주의 구성 성분 우리가 아는 모든 물질은 4.9% 불과하며, 과학자들은 암흑물질의 비중을 26.8% 추정하고 있다. 암흑물질 후보는 윔프(WIMP), 액시온(Axion), 비활성 중성미자(Sterile Neutrino) 등이 꼽힌다.

 

3. 요오드화나트륨 결정(Sodium-iodide target material)

  요오드화나트륨 원자들이 격자구조로 성장돼 만들어진 결정으로 투명하며, 결정 내에서 상호작용이 일어나면 빛을 내는 특징이 있다. 결정이 습도에 매우 취약해 결정으로 검출기를 만드는데 상당한 기술이 요구된다.

 

4. 다마 실험 (DAMA)

  이탈리아 그랑사소 입자물리연구소의 지하실험실에서 진행되는 암흑물질 검출 실험이다. 250kg 고순도 요오드화나트륨 결정으로 암흑물질을 탐색한다.

 

5. 한국 암흑물질 탐색 그룹(KIMS, Korea Invisible Mass Search)

  코사인(COSINE) 실험의 전신으로 요오드화세슘(CsI) 결정을 이용해 90년대 후반부터 양양 양수발전소 내에서 실험을 해왔다. 최근까지 다수의 저널에 실험 결과를 발표하며 계속 운영해 왔으며, 현재는 앞으로 코사인 실험에 사용될 각종 결정 연구개발(R&D) 사용되고 있다.

 

6. 코사인 실험(COSINE)

  다마 실험의 검증을 위해 설계된 실험으로 2016년부터 데이터를 수집하기 시작했다. 100kg 요오드화나트륨(NaI) 결정을 이용해 암흑물질이 결정의 원자핵과 반응할 나오는 빛을 측정하는 실험이다.

 

7. 코사인-100 국제공동연구팀

  코사인 실험 운영을 위해 구성된 15 기관 50 명의 국제공동연구진. 국내에서는 IBS 비롯해 서울대, 고려대, 성균관대, 이화여대, 세종대, 경북대, 한국표준과학연구원, 과학기술연합대학원대학교(UST) 참여했다. 국외에서는 미국 예일대, 미국 일리노이대, 미국 위스콘신대, 영국 셰필드대, 브라질 상파울로대, 인도네시아 반둥공과대가 참여했다.

 

 

그림입니다. 원본 그림의 이름: 스크린샷 2018-10-18 오후 4.24.10.png

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[그림 1] 코사인 검출기의 모식도

 코사인 실험 검출기의 모습. 검출기 모듈은 그림 a)처럼 가로 200cm, 세로 300cm, 높이 200cm 차폐체 안쪽에 구리 박스안에 위치한다. 차폐체의 벽면은 플라스틱 섬광체 패널(파란색), 벽돌(회색) 구리박스(황갈색)으로 이뤄진 여러 겹의 차폐체로 구성된다. 윔프의 신호가 아닌 외부 방사선이나 우주선으로부터 오는 신호를 막기 위해서다. 코사인-100 공동연구협력단은 차폐체 내부에 사방으로 40cm 두께의 액체섬광체(b) 검출기를 감싸 안정적인 검출 환경을 구축했다. 검출기에는 캡슐화된 요오드화나트륨 결정 8개가 사용된다(c).

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000019840001.bmp 원본 그림의 크기: 가로 1398pixel, 세로 929pixel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[그림 2] 이현수 부연구단장과 하창현 연구위원

이현수 IBS 지하실험 연구단 부연구단장(왼쪽, 공동교신저자) 하창현 연구위원(오른쪽, 공동교신저자) 양양지하실험실(Y2L)에서 전달된 신호를 분석하고 있다.

 
그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000019840002.bmp 원본 그림의 크기: 가로 1396pixel, 세로 928pixel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[그림 3] 결정 상태를 살피고 있는 IBS 지하실험 연구단 연구진

IBS 지하실험 연구단 연구진이 제작된 요오드화나트륨(NaI) 결정의 상태를 살피고 있다.

 

                그림입니다. 원본 그림의 이름: ibs 암흑물질 연구시설.JPG 원본 그림의 크기: 가로 1919pixel, 세로 1079pixel

 

[그림 4] IBS 지하실험 연구단의 우주연구시설

IBS 지하실험 연구단은 강원도 양양 지하실험실에서 현재 코사인-100 실험을 진행하고 있다. 이후 2021 정선 지하실험실이 완공되면, 개발 중인 고성능 차세대 요오드화나트륨(NaI) 검출기를 이용해 확장된 실험을 이어갈 계획이다. 지하실험실에서 확보된 데이터는 실시간으로 대전 IBS 본원 지하실험 연구단의 연구실로 전달된다.

 

              그림입니다. 원본 그림의 이름: 양양 지하실험실.JPG 원본 그림의 크기: 가로 1919pixel, 세로 1079pixel

[그림 5] 양양 지하실험실(Y2L) 모습

이번 연구의 데이터를 확보한 양양 지하실험실의 모습. 지하 700m 깊이의 실험실로 IBS 지하실험 연구단의 전신인 한국암흑탐색그룹(KIMS) 요오드화세슘(CsI) 검출 실험부터 현재 요오드화나트륨(NaI) 이용한 실험까지 진행하고 있다.

 

              그림입니다. 원본 그림의 이름: 정선 엘레베이터.JPG 원본 그림의 크기: 가로 1918pixel, 세로 1079pixel

 

 

[그림 6] 정선 지하실험실 엘리베이터

2021년부터 운영 예정인 정선 지하실험실은 현재 연구자들을 지하 공간까지 인솔할 엘리베이터 시설 구축까지 완료된 상태다.

 

 

 

 

 

[그림 7] WIMP-핵자 충돌단면적 결과

  지구로 날아온 윔프는 요오드화나트륨(NaI) 결정에서 나트륨(Na) 원자핵 또는 요오드(I) 원자핵과 충돌할 있다. 다마 실험의 결과는 윔프와 나트륨의 충돌은 그림 빨간 점선 부분에서, 윔프와 요오드의 충돌은 그림 파란색 점선 부분에서 흔적을 나타낼 것으로 예측했다. 하지만 코사인 실험의 초기 59.5일의 데이터에서는 다마 팀이 주장한 윔프의 흔적을 발견할 없었다. 그림에서 코사인-100 실험에서 측정한 검은색 데이터 포인트 위쪽은 윔프가 없다는 것을 보여준다.

 

 

 

 

  연구자 이력사항

<김영덕 단장, IBS 지하실험 연구단 단장 세종대학교 교수>

 [공동저자 연구책임자]

그림입니다. 원본 그림의 이름: 스크린샷 2018-09-21 오전 11.44.02.png

 

1. 인적사항

  : 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단

             세종대학교 물리학과 교수

: 042-878-8500

 e-mail : ydkim@ibs.re.kr

 

2. 학력

 1978-1985     학사, 서울대학교 핵공학과

 1985-1991     박사, Michigan State University

 

3. 경력사항

 2013 현재 기초과학연구원 지하실험 연구단 단장

 2012 2013 로렌스리버모어 연구소 방문연구원

 2005 2006 콜롬비아 대학교 방문연구교수

 1998 현재 세종대학교 교수

 1995 1998 서울대학교 브레인풀 연구원

 1992 1995 일본고에너지물리연구소 JSPS 연구원

 1991 1992 미국 인디아나대학교 연구원

 

4. 전문 분야 정보

 1999 세종대 우수연구업적상

 섬광물질, 광증배관의 테스트

 암흑물질 탐색, 중성미자 미방출 이중베타 붕괴

 2013 AAP2013 국제회의 의장단

 2012 현재 KIMS 실험 대표

 2011 현재 Neutrino Factory Conference, 과학자문위원회 위원

 2010 현재 -CERN 협력추진위원회 위원

 2004 현재 아모레 실험 실행위원

 2002 현재 한국물리학회 정회원

 

<이현수 IBS 지하실험 연구단 부연구단장>

[공동교신저자]

그림입니다. 원본 그림의 이름: untitled.png 원본 그림의 크기: 가로 261pixel, 세로 342pixel

 

1. 인적사항

    : 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단

  : 042-878-8563

 e-mail : hyunsulee@ibs.re.kr

 

2. 학력

 1996 2000        학사, 서울대학교 물리학과

2000 2007        박사, 서울대학교 물리학과

 

3. 경력사항

 2007 2011 미국 페르미 연구소, 시카고 대학교 연구원

 2011 2012 고려대학교 연구교수

 2012 2015 이화여자대학교 물리학과 조교수

 2015 현재 지하실험 연구단 부연구단장

2015 현재 COSINE 실험 공동대표

 

4. 전문 분야 정보

 CDF 가속기 실험, KIMS 실험책임자, COSINE 실험책임자

 2007 우수 박사논문상(서울대학교)

 2007 C.N. Yang (아태 물리재단)  

 2011 대통령 포스트닥 펠로우 (한국연구재단)

 2013 영운상 (한국물리학회)

 2016 젊은과학자상 (동아일보/포스텍)

 

 

 

<하창현 IBS 지하실험 연구단 연구위원, 공동교신저자>

 

그림입니다. 원본 그림의 이름: 스크린샷 2018-09-21 오후 1.21.46.png

1. 인적사항

    : 기초과학연구원(IBS) 지하실험 연구단

  : 042-878-8525

 E-mail : changhyon.ha@gmail.com

 

2. 학력

 1997 2003        학사, 경희대학교 물리학과

 2004 2011        박사, 펜실베니아 주립대 물리학과

 

3. 경력사항

 2011 2014        박사 연구원, UC 버클리대학교 물리학과, LBNL

 2015 현재        연구위원, 기초과학연구원 지하실험 연구단

 

4. 전문 분야 정보

 IceCube 중성미자 실험, COSINE-100 암흑물질 실험

 2004 Braddock (펜실베니아 주립대학교)

 2009 David C. Duncan (펜실베니아 주립대학교)  

 2017 우수연구자상 (기초과학연구원)

 2018 영운상 (한국물리학회)

 

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

 

「대한민국 우주산업전략」수립을 위한 공청회 개최

 

- 민간주도 우주개발 생태계 조성으로 미래 혁신성장 동력 창출 -

 

 

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’) 126() 14 30 서울 염곡동에 위치한 한국연구재단 서울청사에서「대한민국 우주산업전략」수립을 위한 공청회를 개최한다고 밝혔다.

  이번 전략은 18.2 국가우주위원회에서 상정․의결된 ‘제3 우주개발진흥기본계획’에 의거, 국가 우주기술 개발에 발맞추어 우주산업 활성화하고 우주기업을 육성하기 위한 전략이다.

  과기정통부는 지난 5년간 추진된 ‘우주기술 산업화전략’의 성과분석을 토대로 자문위원회 토론회, 산업현장 의견수렴 등을 통해 이번 전략() 마련했다고 밝혔다.

일반적 분류에 따른 우리나라 우주산업의 규모는 연간 2 7,000 원에 이르나 산업성숙도가 통신·방송·항법분야가 대부분으로, 향후 정책적 지원을 통해 성장과 혁신이 가능한 분야는 우주기기제작, 인공위성데이터를 활용한 파생서비스 분야 있다.

  분야는 16 기준, 기업 매출액이 2,300 (전체 우주산업의 8.8%)으로 산업 규모가 작고, 참여 기업 대부분이 중소기업으로 산업발전 초기단계 머무르고 있다.

 

  우주분야 전문가들은 이러한 원인으로 우리나라 우주개발의 역사가 30여년에 불과하고 정부의 투자규모가 선진국 대비 낮은 이유도 있지만, 정부‧출연() 중심으로 우주개발이 지속됨에 따라 급변하는 개발환경에 적극 대응하지 못한 데에 원인이 있다고 지적해 왔다.

이에 따라 과기정통부는 그간의 기술 확보 중심의 국가 우주개발을 활용수요가 선도하고 산업체가 주도하는 방식으로 전환하는 방향 하에 아래의 전략() 제시하였다.

첫째, 공공수요에 기반 국내·외 시장 확대를 촉진하고 정부사업 추진방식을 민간이 주관하는 방식으로 단계적으로 변경하여 산업생태계를 활성화 한다.

  관련부처가 참여하는 ‘우주조정위원회’를 신설하여 공공수요를 발굴·조정하고, 해외 수출 촉진을 위한 R&D 사업 등을 지원하며, 위성, 발사체 기기제작을 민간 기업이 주관하는 시기도 구체적으로 제시할 계획이다.

둘째, 위성기반 신규 서비스, IT융합 신산업, 틈새 기기시장 새로운 우주시장 확대를 위한 도전을 지원한다.

  인공지능, 빅데이터 IT신기술에 적용할 있도록 위성 정보를 맞춤형으로 제공하고, 초소형 발사체, 초소형 위성 혁신적인 기술개발 벤처 창업도 적극 지원할 계획이다.

셋째, 산업생태계 자생력을 키우기 위해 국내기업의 기술역량을 제고하기 위한 지원을 확대한다.

  부품 국산화를 위한 연구개발과 시험평가를 지원하고, 개발 결과물의 품질확보를 위해 품질경영인증제 기술감리제를 도입하며, 정부가 사용자인 우주개발의 특성을 반영하여 기업이 적정연구비를 지원받을 있도록 R&D 제도도 개선할 계획이다.

 

넷째, 산업경쟁력의 기반인 인력양성 함께, 민간의 상업적 우주활동을 촉진하기 위해 관련 법령을 정비하고, 한국항공우주연구원  우주개발 연구기관의 역할도 재정립한다.

  우주분야 인력의 숙련도, 전문성에 따라 다양한 인력양성 프로그램을 추진하고, 민간주관 우주개발 생태계 내에서 한국항공우주연구원은 미확보 기술, 신기술 개발에 기관역량을 집중할 계획이다.

이번 공청회는 강경인 카이스트 인공위성연구소 실장을 좌장으로 하여 국항공우주산업 한은수 상무, 곽신웅 AP위성 전무, 이동진 인스페이스 전무, 항우연 유명종 위성연구본부장 다양한 분야의 전문가가 참석하여 우주산업 발전방향에 대해 열띤 토론을 펼칠 계획이다.

과기정통부 최원호 거대공공연구정책관은 “이번에 마련하고자 하는「대한민국 우주산업전략」은 분야별 성숙도, 경쟁력에 따른 차별화된 전략과 실행력을 담보할 있는 구체적 이행과제를 제시하는데 중점을 두었다”며, “동 전략을 통해 우리 우주산업이 단계 도약하여 대한민국 경제의 혁신을 창출하는 동력 있기를 기대한다. 밝혔다.

전략은 내년 초에 ‘우주개발 진흥 실무위원회’와 ‘국가 우주 위원회’ 심의를 걸쳐 최종 확정·발표할 예정이다.

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

 

 

국립과천과학관, 세계적인 로봇 공학자‘데니스 홍’강연

 

 - 12 8, “영화 상상을 현실로”주제 강연 -    

 

 

캘리포니아 대학교 교수이자 세계적인 로봇 공학자로 알려진 데니스  교수(46) 국립과천과학관에서 강연한다.      

  이번 강연은 12 23까지 매주 토٠일요일 개최하는 ‘천체투영관 대축제’ 일환으로 디즈니와 협업을 통해 기획되었다.

  데니스 교수의 강연은 ‘상상을 현실로 만드는 스타워즈 토크’ 라는 제목으로 12 8 오후 5 국립과천과학관 천체투영관에서 열린다.

어린 시절 스타워즈를 보며 로봇 과학자를 꿈꾸었다는 데니스 홍은 현재 로봇 연구의 메카로 불리는 ‘로봇 매카니즘 연구소(RoMeLa)' 연구소장이기도하다.

  또한, 세계 최초 시각장애인용 자동차 개발, 미국 최초 휴머노이드 로봇 개발, 재난 구조용 로봇 개발, 로봇 월드컵 4 우승 등으로도 유명하다. 기발한 상상력을 바탕으로 새로운 로봇을 연이어 만들어낸 성과를 인정받아, 2007 ’젊은 과학자상‘뿐만 아니라 2009 <파퓰러사이언스> 지에 ‘젊은 천재 과학자’ 10인에 들기도 했다.

 

  이번 강연에서는 상상으로 만들어낸 스타워즈 영화 여러 로봇이나 장치들의 기능 실제 로봇공학기술에서는 어떻게 구현되고 있는지 대한 설명과 함께, 상상력을 현실로 만드는 긍정의 힘에 관한 메시지 통해 관람객에게 흥미로운 이야기를 선사할 것으로 기대된다.

강연을 마치면 인기 유튜버 ‘발없는새’ 스타워즈 영화 해설 함께 스타워즈: 깨어난 포스’ 상영한다.

밖에도 과학관 전시장에서는 스타워즈 주인공과 제국군인 트루퍼스(Troopers) 등이 과학관 곳곳을 누비는 스타워즈  커뮤니티 퍼포먼스가 열린다.

레고 블록을 이용해 스타워즈 우주선을 만들고 전시하는 행사도 함께 진행되어 관람객이 즐길 있는 행사가 다양하게 준비되어 있다.

 

 

붙임

 

스타워즈 실물 모형 전시 스타워즈 레고 전시‧체험 사진

 

<중앙홀 1층 정문 출입구 스타워즈 실물 모형 전시>

 

 

<천체투영관 정문 출입구 스타워즈 실물 모형 전시>

 

 

<중앙홀 1층 정문 출입구 레고 스타워즈 전시 및 체험존>

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

 

‘이달의 과학기술인상’ 12월 수상자, 서울대 천정희 교수

 

 

- 암호학계 최대 이슈 암호학적 다중선형함수 완전 해독 -

 

 

학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’) 한국연구재단(이사장 노정혜, 이하 ‘연구재단’) 12 6 이달의 과학기술인상’ 12 수상자 서울대학교 수리과학부 천정희 교수 선정했다고 밝혔다.

 

  ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

 

천정희 교수는 암호학적 다중선형함수를 최초로 완전히 해독하여 세계 암호학 연구의 새로운 패러다임을 제시하고, 4세대 암호기술의 상용화 가능성을 공로 높이 평가되어 선정되었다.

 

  암호학적 다중선형함수는 다자간 (key) 교환, 브로드캐스트 암호 다양한 암호학적 난제를 해결하기 위해 지난 2002 처음 도입되었으며, 전산학의 오래된 난제인 프로그램 난독화(obfuscation) 문제를 있다고 알려지면서 암호학계의 최대 이슈 되었다.

 

  이러한 다중선형함수 개념이 제안된 이후 수많은 응용연구가 진행되었지만, 정작 다중선형함수를 만드는 것은 오랫동안 성공하지 했으며 암호학의 핵심인 안정성을 증명하지 못해 미해결 문제로 남아 있었다.

 

정희 교수 기존에 제안된 CLT 다중선형함수* 기반으로 변형 문제를 분석하고 다양한 정수론 수학적 기법을 총동원해 CLT 다중선형함수의 비밀 정보를 다항식 시간 안에 찾아낼 있는 알고리즘을 제안했다. 알고리즘을 이용하면 CLT 다중선형함수 기반의 암호 스킴(scheme) 모두 다항식 시간 안에 해독할 있다는 사실을 규명했다.

  * CLT 다중선형함수 : 2013Coron, Lepoin, Tibouchi에 의해 개발된 정수 기반의 다중선형함수. 또 다른 모델로 Garg, Genty, Halevi가 제안한 GGH 다중선형함수가 있다.

 

  이러한 연구는 4세대 암호기술의 총아로 각광받던 암호학적 다중선형함수를 완전히 해독한 것으로, 그동안 진행되었던 다중선형함수의 연구 방향을 완전히 바꾼 결과라는 평가를 받았다. 해당 논문은 2015 이후 3년간 179회의 피인용을 기록하고 있다.

 

  특히, 교수의 논문은 세계 양대 암호학회인 크립토(Crypto) 유로크립트(Eurocrypt)에서 한국인으로는 처음으로 최우수논문상(The Best Paper Award) 수상했다. 이후, 교수 연구팀은 인터넷의 원조인 아르파넷을 개발한 국방부 산하 국방고등연구계획국(DARPA) 요청으로 지난 2016년부터 2년간 90 달러의 연구비를 지원받아 후속 연구 과제를 진행하고 있다.

 

천정희 교수는 “이번 연구는 기존에 제한된 암호학적 다중선형함수를  해독한 결과로, 창의적인 방법과 연구를 통해 우리나라가 수준의 암호분석 기술을 보유하고 있다는 사실을 입증했다”며, 수학이론을 암호분석에 더욱 적극적으로 접목하여 수학의 새로운 연구방향을 정립하고 암호분석 기술 강국의 면모를 갖추는데 기여하겠다.”라고 수상 소감을 밝혔다.

 

참고 1. '1812월 수상자 주요 연구성과 설명

     2. '1812월 수상자 이력

     3. '1812월 수상자 인터뷰

 

 

 

 

참고1

 

 '18 12 수상자(천정희 박사) 주요 연구성과 설명

<암호학적 다중선형함수 분석>

 암호학적 다중선형함수는 그림과 같이 차세대 암호기술로 각광받는 함수암호와 난독화 기술, 다자간 키교환 등의 설계를 가능하게 하는 차세대 암호에서 가장 중요한 기반구조이다. 하지만 아직까지 안전한 다중선형함수의 존재성이 밝혀진 바가 없고, 정수론과 대수학의 다양한 구조를 이용하여 공격하기 쉽지 않아 보이지만 그 안전성은 증명되지 않은 다중선형함수들만이 그 후보로 제시되고 있다. 

 

 

그림입니다. 원본 그림의 이름: CLP000030080b71.bmp 원본 그림의 크기: 가로 640pixel, 세로 360pixel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 지금까지 알려진 의미 있는 다중선형함수의 후보는 3개로, 저자들의 이름과 연도를 따 GGH13, CLT13, GGH15로 불린다. 하지만 세 구조 모두 천정희 교수 연구팀에 의해 해독 알고리즘들과 취약점들이 알려졌다. 이를 보완하는 연구가 MIT, UCLA, UC 버클리, ENS등 유수의 연구팀들에 의해 진행 중이다.  

 

 

 

 

 

 

 

참고2

 

 '18 12 수상자(천정희 교수) 이력

 □ 인적사항

그림입니다. 원본 그림의 이름: 프로필사진2.jpg 원본 그림의 크기: 가로 394pixel, 세로 525pixel

  o 성명 : 천 정 희 (Cheon, Jung Hee)  
 o 생년 : 1969

  o 소속 : 서울대학교

  o 전화 : 02-880-1443

  o e-mail : jhcheon@snu.ac.kr

 □ 주요 학력

  o 1993. 9. ~ 1997. 2.  한국과학기술원 수학(정수론) 박사

  o 1991. 3. ~ 1993. 8.  한국과학기술원 수학(정수론) 석사

  o 1987. 3. ~ 1991. 2.  한국과학기술원 수학 학사

 □ 주요 경력

  o 2017. 6. ~ 현재       서울대학교 수학기반산업데이터해석연구센터장(ERC)

  o 2003. 3. ~ 현재       서울대학교 조교수/부교수/교수

  o 2000. 12. ~ 2003. 2.  한국정보통신대학교 조교수

  o 2000. 1. ~ 2000. 12.  Brown University 박사후연구원

  o 1997. 2. ~ 2000. 1.   한국전자통신연구원 선임연구원

 □ 전문 분야

  o 계산정수론 연구 (격자이론, 인수분해, 이산대수)

  o 암호론 및 응용 연구 (동형암호, 함수암호, 양자내성암호, 다중선형함수)

  o 응용암호론 및 정보보호 분야 연구

 

 

참고2

 

 '18 12 수상자(천정희 교수) 인터뷰

수학 이론이 현실 세상에 직접 활용되는 ‘암호학’의 매력에 빠진 서울대학교 천정희 교수는 4세대 암호학의 총아인 암호학적 다중선형함수를 세계 최초로 해독하며 학계에 반향을 일으켰다.  

 

지금까지 현실 세상의 질서를 물리와 같은 과학 법칙이 규정해 왔다면, 사이버 세상에서는 수학의 법칙에 따라 새로운 질서가 형성되고 있다. 특히 사물인터넷과 인공지능이 결합한 미래 사회는 데이터의 시대로 묘사되곤 한다. ICT 기술의 발전은 동전의 양면처럼 개인정보보호, 사이버 보안이란 새로운 화두를 던져주었다. 천정희 교수는 암호학이 앞으로 개개인의 거의 모든 정보를 보호하여 안전하게 이용되도록 기여하고, 나아가 보다 유익한 정보들을 도출하여 인류의 삶이 진일보하는 도움을 있을 것으로 기대하고 있다.

 

수학자인 동시에 수학의 경계를 허물고 과학, 공학, 나아가 산업과 암호학의 접점을 찾는 징검다리가 되어준 천정희 교수의 연구 이야기를 들어보았다.

 

o 이달의 과학기술인상 수상을 진심으로 축하드립니다. 수상 소감 부탁드립니다.

 

 - 우선 저의 연구 결과에 관심 가져주시고 좋은 평가 해주셔서 감사합니다. 수학에 대한 사회적 관심에 감사드리며, 앞으로 수학이 과학, 공학, 산업 등에서 많이 활용될 있게 노력하겠습니다. 더불어 수학을 어렵게 느끼는 많은 사람에게, 물론 쉬운 내용은 아니지만, 수학이 생각보다 흥미로운 내용임을 알릴 있도록 노력하겠습니다. 앞으로 수학과 암호학에 많은 관심 가져주시길 바랍니다.

 

o 사이버 시대를 넘어 인공지능 시대가 도래하며 개인정보 보호, 사이버 보안에 대한 중요성도 함께 강조되고 있습니다. 수학을 전공하며 암호학에 관심을 두고 연구를 시작하신 이유는 무엇인지요?

 

 - 암호학의 매력은 수학의 이론들이 직접 세상에 활용된다는 것입니다. 특히 세상의 질서를 물리 여러 가지 과학 법칙이 규정한다면, 사이버 세상에서는 수학이 역할을 대신하게 됩니다. 특히 수학을 기반으로 암호학이 사이버 세상에 질서를 부여하는 역할을 하게 됩니다. 예를 들어, 블록체인에서 화폐의 가치를 부여하는 것은 이산로그라는 수학 문제가 사이버 세상에서도 여전히 어렵다는 사실입니다. 암호학은 수학의 어떤 문제가 모든 사람에게 아주 어렵다는 사실에 기반하기 때문에, 수학 문제에 관한 연구가 암호학의 핵심입니다.

 

o 최근 4세대 암호기술의 총아로 주목받는 암호학적 다중선형함수를 해독하셨습니다. 결과 그동안 연구되고 있던 다중선형함수의 연구 방향도 바뀌게 됐는데요. 관련 연구성과도 소개해주세요.

 

 - 암호학적 다중선형함수는 2002 Boneh 교수와 Silverberg 교수에 의해 제안된 이후 다중 교환 여러 가지 암호 문제를 해결할 있다는 것으로 알려지며 주목을 받기 시작했습니다. 최근에는 전산학의 오랜 난제로 알려진 프로그램 난독화 (Program Obfuscation) 다중선형함수를 기반으로 해결할 있음이 밝혀지며 거의 모든 암호학적 난제를 해결할 있는 암호학의 연금술로 여겨지게 되었습니다.  

 

 - 이창민, 류한솔, 김지승, 한민기 우리 연구실 학생들과 함께 만든 연구 결과들은 현재 널리 사용되고 있는 다중선형함수의 설계에 약점이 있음을 보였으며, 결과로 인해 다중선형함수를 기반으로 100 개의 결과들이 무력화되고 분야의 연구방향이 크게 바뀌게 되었습니다. 후로도 분야에 관한 분석 연구는 우리 그룹이 주도하고 있으며, 이로 인해 연구에 대해 국내뿐만 아니라 미국 국방고등연구원(DARPA)에서도 지원을 받고 있습니다. 요즘은 학회에서 암호학자들을 만나면, 깨진 것이 있느냐는 질문을 받곤 합니다. (웃음)

 

o 지금까지 진행해 오신 수학적 분석과 암호학적 증명을 통한 일련의 연구 결과들이 앞으로 다가올 미래세상, 그리고 인류의 삶에 어떠한 영향을 미치길 기대하시나요?

 

 - 향후 과학적 법칙이 물리적 세상에서 하던 역할을, 수학적 이론들과 암호학이 사이버 세상에서 수행할 것으로 기대됩니다. 어떤 것에 가치를 부여하는 것은, 그것이 가진 활용가치뿐만 아니라 희소성이 역할을 합니다. 사이버 세상에서는 전자화폐의 복제를 제한한다든지, 나만의 고유한 데이터를 확보한다든지 역할을 수학과 암호학이 수행합니다. 어려운 수학 문제는 사이버 세상에서도 여전히 어렵기 때문입니다.

   미래 세상을 데이터의 시대로 묘사하곤 합니다. 이러한 상황에서, 개개인의 거의 모든 정보들을 암호화하여 보호하고 이용할 있게 된다면, 유익한 정보들을 도출하여 인류의 삶이 보다 진일보하는데 도움을 있을 것으로 기대됩니다.

 

o 세계 최고의 암호학회 Eurocrypt에서 최우수논문상을 받으신 이어 지난해에는 미국 게놈데이터보호 경연대회에서도 우승하셨습니다. 세계적으로 경쟁이 치열한 분야임에도 계속해서 앞서나갈 있는 비결은 무엇인가요?

 

 - 세계 최고가 되려면, 다른 점이 있어야 하고 이를 유지하려면 세계 최고 그룹과의 교류가 중요합니다. 암호학은 수학, 전산학, 공학 다양한 분야의 융합학문으로, 그룹이 전산학자 위주의 연구 그룹인 것에 반해 우리 그룹은 깊은 수학 훈련을 받은 연구자들로 이루어져 있어 차별성이 있습니다.

   

 - 나아가 우리가 현재 확보한 위치를 토대로 세계 유수의 그룹들과 교류를 활발히 진행하려고 노력하고 있습니다. 이를 통해 학계뿐 아니라 산업계 등에서도 어떤 암호 이슈에 관심이 있는지 미리 파악하고 대비할 있게 되었습니다. 치열한 경쟁에서 사실은 유리한 위치에서 시작한 셈이죠.

 

o 연구와 더불어 후학 양성에도 힘을 쏟고 계신데요. 연구자로서, 스승으로서 평소 연구실을 운영하는 기본방침이나 철학이 있다면 들려주세요. 더불어 학생들 또는 연구실 구성원들에게 강조하는 내용도 소개해주세요.

 

 - ‘지금 무엇을 해야 하는가?’에 대한 끊임없는 성찰을 강조합니다. 이후 흥미를 느끼고 열심히 하면 누구든 좋은 결과를 있다고 생각합니다. 암호학뿐만 아니라 세상에는 정말 다양한 주제와 문제들이 있고, 누구든지 자신만의 확실한 목표를 정하고 열심히 하다 보면 자기만의 산의 정상에 올라 다른 차원에서 세상을 있다고 말해주곤 합니다.

 

o 연구자로서 연구철학, 좌우명 등이 있으시면 소개해주세요.

 

 - 한발 한발 열심히 걷다 보면, 어느새 내가 생각했던 것보다 높은 곳에 있다는 것을 알게 된다고 생각하고 점을 마음에 새기며 연구하려고 노력하고 있습니다.

 

o 앞으로 교수님의 연구 분야에서 궁극적으로 도전하고 싶은 목표, 이루고 싶은 연구 성과는 무엇인가요?  

 

 - 우리나라에 세계 최고의 암호 그룹을 만들고 싶습니다. 제가 생각하는 최고의 그룹이란, 어떤 사람의 특별한 재능에 의존하는 것이 아니라, 지속해서 최고 수준의 연구가 가능한 시스템이고 그러한 그룹이 우리나라에도, 제가 속한 그룹에서 출발하여 만들어졌으면 합니다.

   

 - 개인적인 연구 목표는, 동형암호 기술이 더욱 발전되어 개인정보 보호와 데이터 분석이라는 일견 상충하는 목표를 완전히 융합하여 이러한 기술이 세상에서 널리 쓰이는 것을 만드는 것입니다.

 

o 교수님께서는 어린 시절 수학자를 꿈꾸신 계기가 있으셨나요? 더불어 미래 과학자를 꿈꾸는 어린 학생들이 꿈을 이룰 있도록 도움 말씀 부탁드립니다.

 

 - 어렸을 때는 수학자보다 과학자를 꿈꿨습니다. 과학자는 보다 세상을 풍요롭게 하는 확실한 역할을 하기 때문이었습니다. 지금까지 인류가 쌓아온 것을 기반으로, 제가 만들어나가는 것이 위에 영원히 남아있다는 점도 매력적이었습니다. 개인의 성취가 인류 전체의 발전 행복에 굳건한 기여할 있다는 점도 동기부여가 됐습니다. 수학의 엄밀성과 자유로움에 반해 수학으로 바꾸게 되었고요.  

 

 - 어린 학생들에게 하고 싶은 말은, 여러분들이 수학이나 과학을 공부하면서 느끼는 어려움은, 저를 포함한 이전의 많은 훌륭한 수학자들과 과학자들도 모두 겪는 과정임을 말해주고 싶습니다. 여러분들 모두에게 각자가 있는 역할이 주어져 있습니다. 한발 한발 열심히 한다면 여러분들 모두 역할을 해낼 있습니다.

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

 

사회적 가치 창출을 위한 데이터 활용 아이디어가 한자리에

 

 

- 행안부‧오픈데이터포럼,“2018 모두의 오픈데이터포럼”개최-

 

 

사회적 가치 창출을 위한 데이터 활용 아이디어가 한자리에
- 행안부‧오픈데이터포럼,“2018 모두의 오픈데이터포럼”개최-

행정안전부(장관 김부겸)와 오픈데이터포럼(운영위원장 윤종수)은 4일 마이크임팩트(서울 중구)에서 “데이터와 만나는 모두의 열린 생각”을 주제로 ‘2018 모두의 오픈데이터포럼’을 개최했다.

오픈데이터포럼은 시민사회, 산업, 학계 등 데이터 관련 이해관계자들의 협업을 통한 사회적 가치 창출을 목표로 공공데이터 이용자(민간)와 공급자(공공) 간 소통창구 역할을 수행하는 협의체다.
* 오픈데이터포럼 운영위원회 산하 5개 분과(시민사회?산업?학계?데이터저널리즘?공공) 활동 중

이번 행사는 민간운영위원들을 중심으로 공공데이터, 국민참여지도, 데이터 활용 우수 사례(공공빅데이터, 창업, 연구, 데이터저널리즘), 시빅해킹, 열린정부, 오픈마이크 등의 내용으로 진행되었다.

기조연설에서는 함상범 마이크로소프트 코리아 상무가 첨단기술(클라우드컴퓨팅, 인공지능, 빅데이터 등)의 발전으로 도래한 ‘디지털 혁신 시대’와 이 시대의 핵심 자원인 ‘데이터’에 대한 책임감 있는 사용과 공유에 대해 강연을 펼쳤다.

시민참여분과의 주도로 진행된 ‘오픈데이터와 저널리즘을 활용한 민?관 소통하기’에서는 올해 오픈데이터포럼의 활동 주제*에 대해 소개하고 오픈데이터포럼의 사회적 역할에 대해 토론했다.
* 국민참여지도, 선거 데이터, 데이터 지역 창업 생태계, 여성 개발자?창업인 모임 지원 등

데이터저널리즘분과 주도로 진행된 ‘오픈데이터 우수사례 쇼케이스’에서는 올 한 해 동안 데이터 관련 프로젝트 중 주목받은 우수사례*등을 소개하고, 데이터 활용 확산 방안에 대해 논의했다.
* 고용지도, 창업, 데이터저널리즘, 공공빅데이터를 활용한 사회적 가치 구현

특히, 이번 행사를 공동 주최하는 OGP(열린정부파트너십, Open Government Partnership)서울*이 주관한 ‘시빅해킹과 오픈데이터’에서는 시빅해킹과 오픈데이터 활성화를 위한 ‘OGP서울 공약’이 발표되었으며, 시민단체, 데이터 개발자, 서울시, 시빅해커 등의 패널 들이 공약의 발전 방향에 대해 토론했다.
* 정부 투명성, 시민참여증진 등의 가치를 추구하는 국제 협의체인 OGP의 서울 협의체

한편, 신청자가 약 10분 간 데이터 관련 자유 발언을 하는 ‘오픈마이크’ 시간이 한 세션으로 구성되어, 공공데이터 개방과 활용, 데이터를 활용한 사회적 가치 구현에 대한 시민들의 다양한 의견을 수렴하였다.

윤종수 오픈데이터포럼 운영위원장은 “오픈데이터포럼은 데이터를 통한 일자리, 창업 등의 경제적 가치 창출에 이어 사회적 가치 발굴 노력을 계속해 나갈 것”이라 전하며, “2018 모두의 오픈데이터포럼을 통해 논의된 국민의 의견을 적극 반영해 데이터를 통한 사회적 약자 지원과 디지털 사회 혁신의 청사진을 그려나갈 것”이라고 밝혔다.

 

 

출처-행정안전부

 

 

 

 

 

 

지상파 초고화질 방송 전국 확산을 위한 DTV 주파수

재배치 및 시청자 지원 방안 수립

 

 

지상파 초고화질(UHD) 방송 전국 확산을 위한

디지털텔레비전(DTV) 주파수 재배치 및 시청자 지원 방안 수립

ㅡ 2019년 10월 수도권 일부, 전남, 전북, 경남권 실시 ㅡ

 

 

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 과기정통부)는 지상파 초고화질(UHD)방송 전국 도입(’21)을 위해 2019년 10월 수도권, 전라·경남 일부지역의 지상파 DTV 주파수재배치하고 이에 따라 발생하는 시청자 불편 최소화를 위해 ’시청자 지원방안‘을 수립하여 시행할 계획이다.

 

ㅇ DTV 주파수 재배치는 지상파 초고화질(UHD) 전국 확산에 필요한 주파수 확보를 위해 추진되는 것으로 ‘17년 울산·강원(평창), ’18년 충청·경북·강원(영서)·제주에 이어 ‘19년 마지막으로 시행된다.

 

수도권·광역권 지상파 UHD 방송은 700㎒를 활용하여 서비스 중이나, 시군 지역방송(지역KBS·MBC, 민방)은 혼신 방지를 위해 DTV 주파수(470∼689㎒)를 재배치하여 UHD 활용

 

ㅇ DTV 주파수가 변경될 경우 지상파 방송직접 수신하는 가구리모콘으로 TV 채널을 재설정해야 정상적으로 방송을 시청할 수 있어 사전 정보제공재배치 이후 현장 지원 등 조치가 필요하다.

케이블방송, IPTV, 위성방송 등 유료방송을 시청하는 가구는 해당되지 않음

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□ 2019년 재배치 대상 지역에서 안테나를 통해 지상파를 시청하는 가구약 5만 가구로 추정*되며, 직접적인 정보제공과 지원이 필요한 취약 가구약 2만명**으로 예상된다.

    

* 해당 지역 98만여가구에 방송매체이용행태조사(2017) 지상파직접수신가구 비율(5%) 반영

** DTV전환 시 디지털컨버터 보급 가구(기초생활수급권자, 차상위계층, TV수신료 면제 등)

 

ㅇ 이에, 과기정통부는 D-2개월(8월) 전부터 지자체·교육청·이장단·지역언론포털온오프라인 가용채널을 최대 활용하여 정보를 제공하고,

 

재배치 이후에는 당일부터 7일간 현장대응반(전파관리소, 방송사, KCA, RAPA)이해당 지역순회하면서 TV 안테나 설치가구를 전수 방문하여 시청자 불편이 최소화 될 수 있도록 만전을 기할 예정이다.

 

참고로 올해는 주파수 재배치 시기가 ‘2018 러시아 월드컵(6.14.~7.16.)’ 기간과 일부 겹쳐 우려가 있었으나, 관계기관들의 원활한 협력차질 없는 시청자 지원 방안 추진을 통해 시청자 불편 없이 안정적으로 재배치를 완료할 수 있었다.

< 2018년도 시청자 지원 >

ㅇ지자체, 교육청, 이장단, 노인돌보미, 방송사 등의 협조를 받아, 현수막·홍보물·전단지·방송자막 등을 통해 채널 변경일정, 조치방법 등을 안내

주민센터(373개), 이장단(2,500명) 교육, 가정통신문(1,300개), 현수막(1천개), 방송자막

ㅇ현장대응반(100여명)이 2,632가구 방문, 24시간 콜센터 628건 상담·지원

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과기정통부 박윤규 전파정책국장은 “3년 간 추진해온 지상파 DTV 방송 주파수 재배치가 시청자 불편 없이 성공적으로 마무리 될 수 있도록 적극 노력하고, ‘21년까지 전국 시·군에 지상파 초고화질(UHD) 방송이 차질 없이 도입될 수 있도록 최선을 다하겠다“라고 말했다.

 

 

출처-과학기술정보통신부

 

 

 

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