26 8월 2021

주간기술동향 2007호(2021.07.28 발행)

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저전력 인공지능 반도체 기술 동향

발행일 : 2021.07.28박성모; 최병건; 구본태; 박경환; 권영수

AI 산업이 확대됨에 따라 AI 반도체를 효과적으로 구현하기 위한 AI 반도체 기술 개발이 진행 중이며 AI 반도체가 산업의 핵심으로 떠오르고 있다. 특히, 뉴로모픽(Neuromorphic) 기술은 드론, 인텔리전스 엣지, IoT 디바이스, 웨어러블 디바이스, 자율주행차, 로봇, 모바일 단말을 중심으로 한 인공지능 반도체 시장의 급성장으로 성능과 저전력 기술의 중심으로 괄목하게 성장을 하고 있으나 아직은 초기 단계이다. 본 고에서는 저전력 인공지능 반도체 기술을 중심으로, 저전력 기술인 뉴로모픽 기술, 스파이킹 뉴럴 네트워크(Spiking Neural Networks: SNN), 프로세싱-인-메모리(Processing-In-Memory: PIM) 기술, 뉴로모픽을 위한 차세대 디바이스인 멤리스터(Memristor) 및 스커미온(Skyrmion) 기술에 대해 언급하고자 한다. 인간의 뇌처럼 저전력으로 동작하는 뉴로모픽 SoC는 다양한 기술의 융합을 통해 개발될 것으로 예상된다.

ICT 신기술

산업 분야로 확산하는 오픈소스 생태계

발행일 : 2021.07.28권영환

본 고에서는 국가 주요 산업이라고 할 수 있는 자동차와 통신 분야를 중심으로 산업 분야로 확산하는 오픈소스 동향을 소개하고자 한다. 이를 위해 II장에서는 오픈소스가 야기한 SW 변화를 간단히 소개하고, III장에서는 자동차 및 통신 분야를 포함한 산업 분야의 주요 오픈소스 동향들을 소개한다. 마지막으로 IV장에서 결론으로 본 동향을 마무리한다.

ICT R&D 동향

고속 트랜잭션 처리 기술

발행일 : 2021.07.28이중희

본 기술은 트랜잭션 고속처리 기술에 관한 것으로, 트랜잭션 유효성과 멤버십/비멤버십 증명을 통한 UTXO 및 Account 기반 트랜잭션 유효성의 고속 검증이 가능하며, 효율적인 스마트 컨트랙트 수행결과의 검증이 가능한 기술임

비디오의 시각적 요소 그래프 구축 파이프라인

발행일 : 2021.07.28김주호

비디오 그래프 생성을 위한 데이터 수집. 비디오 그래프 개발을 위해 주요 객체 1개 및 부객체 여러 개를 담는 비디오 수집, 비디오 분야별 사용자의 필요에 맞는 비디오 그래프 구성 요소 구축을 위해 비디오 정보를 담아내는 분류 체계(taxonomy) 설정

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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26 8월 2021

주간기술동향 2006호(2021.07.21 발행)

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가상현실 기반 건설 시뮬레이션 기술 동향

발행일 : 2021.07.21서명배

건설 분야에의 가상현실 적용기술은 3차원 설계기술인 BIM, COVID-19 및 메타버스 등의 등장과 더불어 언텍트 기반의 새로운 패러다임 선도 기술로 주목받고 있다. 실제로 건설은 시공이 완료된 후에는 수정에 많은 비용이 들기 때문에 설계단계에서 가상현실 기술을 활용하여 설계검토 및 시공검토를 수행하는 사례가 증가하고 있다. 또한, 증강현실이나 혼합현실 기술을 활용하여 시공단계에서 공정검토, 자재점검 등이 가능하고 시설물 유지관리 단계에서는 눈에 보이지 않는 시설물을 관리하는 등 다양하게 활용되고 있는 실정이다. 하지만 아직 시장에 제대로 활용되고 있지 못하며 대부분 수주를 위한 추가제안 등으로 가상현실 기술을 활용 중에 있다. 본 고에서는 국내외에서 건설 분야에 활용되는 다양한 사례를 소개하고 궁극적으로 기존 건설 프로세스를 개선하고 스마트시티 등에 확대 적용할 수 있는 새로운 건설 시뮬레이션 개발사례를 제시하고자 한다. 또한, 가상현실이 건설에 접목된 새로운 시장 개척을 위해 필요한 사항에 대해 고찰하고자 한다.

ICT 신기술

파이썬과 넘파이를 이용한 수치 데이터 처리 성능 이슈

발행일 : 2021.07.21황미녕; 강영민

본 고는 파이썬을 이용한 프로젝트 환경에서 대규모 수치 데이터를 효율적으로 다루기 위해 이해해야 할 요소들을 살펴보려고 한다. 파이썬의 장점인 다양한 라이브러리 패키지 중에서 데이터 처리의 핵심인 넘파이(Numpy)가 가진 데이터 병렬성을 살펴보고, 스레드(thread)와 멀티프로세싱을 이용한 전통적 병렬처리 기법과 관련된 성능 이슈에 대해서도 논의하고자 한다.

ICT R&D 동향

개별분리 아키텍처 클라우드를 위한 이기종 신뢰 실행기술 체계

발행일 : 2021.07.21김건우

개별분리 클라우드를 위한 신뢰접근 제어 보안기술 체계 개발, 개별분리 시스템을 위한 Memory Access Control 모듈 개발(HW/SW), 개별분리 시스템상의 프로세서 신뢰 접근제어 보안 프레임워크 개발(SW), 개별분리 시스템 상의 Accelerator(GPU 등)를 위한 Secure Offloading Framework (HW/SW)

사이버범죄 활동 정보추적 기술

발행일 : 2021.07.21박순태

가상자산 부정거래 추적 및 다크웹 기반 사이버범죄 활동 정보 수집 기술, 가상자산 지갑주소의 소유자 추적을 위한 가상자산 취급업소 식별 기술

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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26 8월 2021

주간기술동향 2005호(2021.07.14 발행)

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AR/VR/MR/XR 기술의 국내외 사업화 동향

발행일 : 2021.07.14박승창

최근 AR/VR/MR/XR 기술이 국내외 기업, 연구소, 대학교에서 활발하게 개발되고 있다. 그 중에서도 AR/VR/MR/XR의 기기, 통신망, 콘텐츠, 서비스를 융복합적으로 사용하고 있는 ‘메타버스(Metaverse)’는 대표적인 사업화 품목이다. 비대면 서비스를 위한 인터넷 정보통신 기반의 웨비나, Zoom 회의, 카카오톡, 카카오스토리, 페이스북 메시지, 온라인 강의/수업/교육, 온라인 쇼핑, 홈쇼핑, 물류/유통/택배 같은 스마트 생활과 지구온난화 해결/온실가스 감축/이산화탄소 감축/감염병 대응을 위한 아나바다 운동, 쓰레기/범죄/사건/사고/문제/악성증후군/포장지/허례허식/낭비/과소비의 감축 같은 그린 생활이 현존한 21세기 인류에게 보편화 및 표준화되어 가고 있다. 본 고에서는 이와 관련한 AR/VR/MR/XR 기술의 국내외 사업화 동향을 조사 및 분석하였다.

ICT 신기술

전술 상황에서 드론 네트워크의 핵심기술 소요

발행일 : 2021.07.14김동일

4차 산업혁명 기술의 핵심 요소가 무엇인가에 대해서는 다양한 의견이 있다. 대륙간탄도미사일을 뜻하는 ICBM이라는 준말을 이용하여 Internet(인터넷), Cloud(클라우드), Big Data(빅데이터), Mobile(이동통신)이라고 하는 사람도 있고, ABCD로 줄인 AI(인공지능), Big Data(빅데이터), Cloud(클라우드 네트워크), Drone(드론)이라는 사람도 있다. 4차 산업혁명 기술을 어떤 준말로 대변하더라도 그 중심에는 네트워크가 있다.

ICT R&D 동향

하드웨어 수준의 의도적 취약점 탐지 기술

발행일 : 2021.07.14이상수

PCB 및 펌웨어 역공학 기술인 PCB 구조 분석, 펌웨어 추출 및 펌웨어 구조와 전자서명 및 압축 정보 분석과 취약점 분석 기술

엣지카메라 협업기반 지능형 영상처리 통합 및 분석 시스템

발행일 : 2021.07.14이택용

고해상도 영상 수신을 위한 VMS 연동 인터페이스, 고해상도 영상 수신을 위한 VMS 연동 인터페이스, 지능형 영상분석 기반 상황 통보 기능

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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26 8월 2021

주간기술동향 2004호(2021.07.07 발행)

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공간 음향(Spatial Audio) – 메타버스를 실현하는 오디오 기술

발행일 : 2021.07.07정현주; 서정훈; 이태규; 오현오

현실과 가상 세계를 넘나드는 메타버스의 실감나는 사용자 경험을 제공하기 위해서 음향은 영상 못지 않게 중요한 요소이다. 인간의 청감 특성이 3차원 공간을 이해하는 원리 그대로를 재현하는 공간 음향(Spatial Audio)은 사용자와의 상호작용(Interaction)이 요구되는 가상/증강/확장현실 환경에서 보다 몰입감(Immersion) 있는 소리 경험을 제공하기 위해 요구되는 필수적인 기술이다. 본 고에서는 메타버스를 준비하며 현재 모바일 시장을 중심으로 연구 개발 및 활용되고 있는 공간 음향 기술에 대해 심도있게 다룬다.

ICT 신기술

데이터 이동권 도입을 위한 OECD의 분석과 시사점

발행일 : 2021.07.07이혜진; 윤재석

본 고에서는 정책적ㆍ기술적 측면을 포함하여 이동권 도입의 전반적인 발전 방향을 고찰하기 위해 OECD에서 마련 중인 이동권 보고서를 기초로 그 의미를 살펴보고 도전과제를 식별하여, 향후 국내 데이터 이동권 도입을 위한 고려사항을 제시하고자 한다.

ICT R&D 동향

컨테이너 기반 가상 네트워크 DLP 솔루션

발행일 : 2021.07.07박종근

MEC 컨테이너 환경에서 퍼블릭 클라우드 스토리지 등 외부 인터넷으로 전송되는 트래픽을 포워딩하고 전송 데이터를 검사 및 통제하는 정보유출방지 보안게이트웨이 솔루션

의사난수생성 알고리즘 안전성 분석 딥러닝 플랫폼

발행일 : 2021.07.07김현일

본 과제에서는 정보보호의 기반이 되는 의사난수 알고리즘에 대한 안전성 분석ㆍ평가의 목적으로, 딥러닝 기술을 기반으로 의사난수생성 알고리즘을 근사화하는 Attention 및 Stack 구조를 갖는 LSTM 기반의 딥러닝 모델을 개발하고, 이를 바탕으로 의사난수생성 알고리즘의 안전성 분석에 특화된 의사난수 지도학습, 의사난수값에서의 자동특징추출, 딥러닝 구조 설계 기술 및 역전파 학습 방법 등을 개발하여, 기존 수학 및 통계 기반의 의사난수 알고리즘 분석 기술의 한계를 극복하는 의사난수 안전성 분석 자동화 도구를 제시함

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10
 

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24 8월 2021

주간기술동향 2003호(2021.06.30 발행)

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VR/AR 기반 텔레오퍼레이션 기술 동향

발행일 : 2021.06.30최진철; 박찬원; 박준희

지리적으로 떨어져 있는 사람의 전문지식과 경험을 로봇이나 사물을 통해 원격으로 서비스하기 위한 기술이 비대면 시대의 새로운 과제로 떠오르고 있다. 이에 음성과 영상 신호를 주고받는 기존의 통신 서비스들은 가상현실(VR)과 증강현실(AR), 웨어러블 컴퓨팅 기술과 융합되어 높은 몰입감을 제공하면서 동시에 현실의 장치나 사물을 조작하여 원격으로 협업할 수 있는 텔레오퍼레이션 기술을 주목하고 있다. 본 고에서는 텔레오퍼레이션 기술에 대한 정의와 VR/AR 기술과의 융합 흐름을 간단히 분석하고, 관련 산업 동향을 살펴보고자 한다. 이와 함께 VR/AR 기술이 생산성을 제고하는 산업형 텔레오퍼레이션의 중심 기술로 진화하기 위한 기술적 요구사항도 살펴봄으로써 향후 발전 전망에 관해 고찰한다.

ICT 신기술

인도의 IT 산업 정책 추진 현황 분석

발행일 : 2021.06.30원상호

한 국가의 산업정책을 분석하거나 기업의 비즈니스 전략을 수립하는 전통적인 방법론으로, 마이클 포터의 산업구조 분석(5 Forces Model), 거시환경 분석인 PEST(Political, Economic, Social and Technological), SWOT(Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats) 분석 등의 모델이 잘 알려져 있다. 본 고에서는 인도의 IT 시장 현황과 산업정책에 대한 이해에 초점을 두기 위해 PEST 분석을 기반으로 동향을 살펴보고 우리 IT 산업에게 던지는 시사점을 찾아보고자 한다.

ICT R&D 동향

클라우드 기반 다중 백신 서비스 시스템

발행일 : 2021.06.30김종현

본 기술은 악성코드를 이용한 사이버 공격이 점차 악성화ㆍ지능화함에 따른 기존 상용 백신 솔루션의 한계점을 극복하고, 주요 ICT 인프라의 마비 사태를 막을 수 있는 클라우드 기반 다중 백신 서비스 기술임

블록암호체계 안전성 분석 딥러닝 플랫폼

발행일 : 2021.06.30김현일

본 기술은 딥러닝 기술을 기반으로 대칭키 암호함수(TDES, AES, Speck 등)를 근사화하는 Two-step의 Resnet 구조의 딥러닝 모델과 C-GAN 및 Cycle-GAN 구조 기반의 딥러닝 모델을 연구하고, 블록암호 알고리즘 안전성 분석에 특화된 암호데이터 지도학습, 암호데이터 자동특징추출, 딥러닝 구조 설계 기술 및 역전파 학습 방법 등을 개발하여, 기존 디지털 블록암호체계 분석 기술의 한계를 극복한 암호 분석 자동화 도구를 제시함

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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24 8월 2021

주간기술동향 2002호(2021.06.23 발행)

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VR/AR 하드웨어, 인터페이스 최신 기술 동향

발행일 : 2021.06.23이하섭

본 고에서는 VR, AR의 하드웨어와 인터페이스에 관한 최신 기술 동향에 대해 살펴본다. 하드웨어에 관해서는, 퀄컴에서 발표한 온보드 동시처리 기능을 갖춘 유선 AR 스마트 뷰어 레퍼런스 디자인과 안경 쓰는 사람들을 위한 오큘러스 퀘스트2용 처방 삽입 렌즈 기술 및 파나소닉의 새로운 모습의 컴팩트 VR 안경에 대해 살펴본다. 인터페이스 관련 최신 기술로는, 입력과 햅틱을 위한 손목 착용 디바이스, 골전도 타이핑 손목밴드, 텔레프레전스를 제공하는 휴머노이드 로봇에 대해 살펴본다. 우선 페이스북에서 발표한 VR, AR 입력과 햅틱을 위한 손목 착용 디바이스 기술과 골전도 기술을 이용한 VR 타이핑 손목밴드의 연구 결과를 살펴보고, 마지막으로 VR 및 모션 컨트롤러로 텔레프레전스를 제공하는 휴머노이드 로봇 Reachy에 대해 살펴본다.

ICT 신기술

컴퓨터 비전 기술과 예술

발행일 : 2021.06.23김말희; 전종암; 표철식

본 고에서는 놀라운 속도로 발전하고 있는 컴퓨터 비전 기술에 대해서 정리하고, 컴퓨터 비전 기술은 러브레이스 테스트를 통과할 수 있는지 이야기해보고자 한다. 컴퓨터 비전 기술이 창조력이 있다면, 러브레이스 테스트는 물론이고 이를 이용해서 그려낸 작품들은 예술작품이라고 이야기할 수 있겠다.

ICT R&D 동향

상황인지기반 자율제어형 스마트 세그멘테이션 솔루션 기술

발행일 : 2021.06.23김정녀

oT 인프라에 침투한 보안위협(예; 사물봇 등)의 확산으로 인한 IoT 서비스 피해를 최소화하기 위해, IoT 인프라에 침투한 보안 위협에 따라 다양한 기기 속성, 네트워크, 서비스 단위로 구성된 세그멘트

5G 시스템간 표준 연동 솔루션

발행일 : 2021.06.23양창모

5G 기반 영상보안 시스템을 구성하는 5G 엣지서버 간, 5G 엣지서버-VMS 간 표준 연동 솔루션

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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24 8월 2021

주간기술동향 2001호(2021.06.16 발행)

주간기술동향 2001호(2021.06.16 발행)

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착용형 가상ㆍ증강 기기를 위한 박형화 광학 기술 동향

발행일 : 2021.06.16염지운

가상현실 및 증강현실 기술은 시각 등을 통하여 현실감 있는 정보를 제공함으로써 사용자가 그 속에 실존하는 것처럼 느끼게 하는 기술을 통칭하며, 차세대 컴퓨팅 플랫폼 중 하나로서 향후 ICT 시장을 혁신할 수 있는 핵심 분야로 받아들여지고 있다. 본 고에서는 착용형 가상ㆍ증강 기기를 위한 핵심 부품 기술 중 영상 제공을 위한 박형의 광학 소자 기술에 대한 기본 원리 및 연구 동향을 살펴보려 한다. 특히, 최근 연구 결과가 활발히 발표되고 있는 박형 가상현실 기기를 위한 편광 기반 광경로 폴딩 기술 및 렌즈-어레이 기반 가상현실 디스플레이를 살펴보고, 아울러 증강 현실 기기를 위한 투시형 광학 소자로서 Waveguide 기술 및 홀로그래픽 렌즈 기술 등을 살펴봄으로써, 동 산업 분야의 최근 광학 기술 동향에 대한 이해를 돕고자 한다.

ICT 신기술

WebRTC 1.0 표준완성과 현재, 그리고 다음버전

발행일 : 2021.06.16손성영

2021년 1월 26일 WebRTC(Web Real-Time Communications)는 W3C와 IETF의 공식 표준으로 완성되었다[1]-[4]. 2011년 10월 27일 첫 초안 문서가 발행된 이후 횟수로 11년 만에 표준문서가 완성되었다. 웹에서 실시간 통신에 대한 아이디어는 구글 크롬 브라우저가 런칭된지 1년 조금 넘은 2009년 말에 시작되었다고 한다. 크롬팀은 웹에 적용할 실시간 통신 솔루션을 찾아보았다. 당시에 웹에서 실시간 통신을 지원하는 기술은 2가지였는데, 플래시는 품질이 좋지 않았고 라이센스가 필요했으며, 플러그인 방식은 사용자가 설치하기 쉽지 않아 운영체제별로 다른 브라우저에서 동작하는 플러그인을 배포하고 업데이트 처리하는 작업들이 필요했다.

ICT R&D 동향

커넥티드 의료기기 비침습적 해킹 대응 솔루션

발행일 : 2021.06.16권혁찬

의료ㆍ헬스케어 서비스의 신뢰성을 보장하고 의료기기의 기능ㆍ성능의 훼손 없이 해킹 위협에 대응하는 커넥티드 의료기기 보안 핵심기술

5G 모빌리티 영상 연계 기반 스마트 관제 시스템

발행일 : 2021.06.16양창모

CCTV 및 5G 모빌리티 영상 수신을 통해 영상 저장/검색을 수행하고 효율적인 영상 관제를 수행할 수 있도록 해 주는 시스템으로, 다음과 같은 요소 기능들을 지원함

 
[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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24 8월 2021

[사이언스N사피엔스] 방사능의 발견

[사이언스N사피엔스] 방사능의 발견

2021.08.19 12:00

과학자 커플의 대명사인 퀴리 부부. 1906년 피에르가 교통사고로 47세에 사망하면서 마리 퀴리는 힘든 나날을 보냈다. 동아사이언스DB

과학자 커플의 대명사인 퀴리 부부. 1903년 방사능 발견 공로로 베크렐과 함께 노벨물리학상을 공동으로 수상했다. 피에르는 마차사고로 47세에 유명을 달리했다. 동아사이언스DB

독일의 기계공학자이자 물리학자인 빌헬름 뢴트겐은 1895년 진공관과 음극선을 연구하다 우연히 X선을 발견했다. 19세기 중반 이후 진공관과 음극선은 과학자들의 최고의 장난감으로 꼽혀왔다. 많은 과학자들이 미지의 이 신상 아이템을 연구하기 위해 몰려들면서 우연한 과학적 발견들이 쏟아졌다. 프랑스의 앙리 베크렐도 그 중 한 명이다. 그는 뢴트겐이 음극선을 연구하다 전혀 엉뚱한 X선을 발견한 것처럼  X선을 연구하다 전혀 엉뚱한 방사능을 발견했다.

베크렐은 인광체가 X선과 관련이 있다고 생각했다. 인광체는 태양에 노출시켰다가 어두운 곳으로 옮겨도 한동안 빛을 낸다. 이때 X선도 함께 나올 수도 있다고 생각해 이를 확인하는 실험을 진행했다. 베크렐은 여러 종류의 인광체를 햇빛에 노출시켰다가 검은 종이로 감싼 사진건판을 곁에 가져다 놓았다. 이 실험에서 베크렐은 예상했던 결과를 얻었다. 사진건판에는 인광체의 흔적이 고스란히 남았다. 인광체에서 아마도 X선과 비슷한 뭔가가 나왔을 것이다. 그러나 구리 같은 금속은 통과하지 못했다. 

잇따른 실험에서 베크렐은 흥미로운 결과를 얻었다. 날씨가 흐려 인광체가 충분히 햇빛에 노출되지 않아 시료를 모두 실험실에 보관했는데 얼마 뒤에 보니 사진건판에 뚜렷한 흔적이 남았다. 그 뒤에는 아예 시료를 암실에 두고 결과를 분석했다. 베크렐은 우라늄을 포함한 인광염에서 햇빛 노출여부와 상관없이 사진건판에 흔적을 남기는 결과를 얻었다. 이것이 방사능의 발견으로 1896년의 일이었다. 

방사능(radioactivity)이라는 말을 만든 사람은 폴란드 출신으로 파리 소르본대에 유학 중이던 마리아 스크워도프스카였다, 마리아는 거기서 피에르 퀴리를 만나 결혼(1895년)했고, 이후 마리 퀴리로 더 널리 알려지게 된다.

방사능이란 한 마디로 말해 입자나 파동의 형태로 에너지를 방출하는 성질이나 능력을 말한다. 이때 방출되는 입자나 파동의 흐름을 ‘방사선’이라 하고, 이런 성질을 가진 물질을 ‘방사성 물질’이라 부른다. 보통 불안정한 상태의 원자핵을 가진 원소가 보다 안정적인 상태로 바뀌는 과정에서 방사선을 방출한다. 마리가 X선과는 다른 새로운 현상에 관심을 갖고 역청우라늄광을 연구하던 1890년대 말에는 아직 원자핵 등과 같은 원자의 내부구조에 대한 이해가 전혀 없을 때였다. 마리가 박사과정 연구를 본격적으로 시작했던 1897년에야 겨우 영국의 물리학자 조지프 톰슨이 전자를 발견했다. 영국의 물리학자 어니스트 러더퍼드가 원자핵을 발견한 것은 1911년의 일이다. 

마리에게 박사학위 논문 주제로 방사능을 추천한 것은 다름 아닌 베크렐이다. 마리는 역청우라늄광에서 우라늄보다 더 강력한 방사선이 나온다는 사실을 알아냈다. 이는 그 안에 우라늄보다 더 강력한 방사능을 가진 모종의 원소가 숨어 있음을 뜻한다. 마리는 남편 피에르와 함께 역청우라늄광에서 강력한 방사능을 가진 미지의 원소를 분리하기 위해 노력했다. 그렇게 각고의 노력 끝에 마리와 피에르는 두 원소를 분리하는 데 성공했다. 하나는 마리가 자기 조국의 이름을 따서 폴로늄(Po, 84)이라 붙였고 다른 하나는 라듐(Ra, 88)이라 붙였다. 방사능을 발견하고 연구한 공로로 베크렐과 마리와 피에르 부부는 1903년 노벨물리학상을 함께 수상했다.

베크렐이 전체 연구업적에서 2분의 1을 기여한 공로가 마리와 피에르가 각각 4분의 1을 기여한 공로가 인정됐다. 같은 해 마리 퀴리는 박사 학위를 받았다. 마리와 피에르가 엄청난 성과를 낸 연구실은 비가 새는 헛간을 약간 개조한 공간이었다. 

마리 퀴리. 1934~1867

마리 퀴리. 1934~1867

하지만 불행히도 1906년 피에르가 마차 사고로 유명을 달리했다. 길을 건너다 현기증으로 쓰러진 피에르를 마차가 덮쳤는데, 이를 두고 현기증의 원인이 방사선 때문이지 않을까 추측하기도 한다.

1911년 마리는 새로운 두 원소 폴로늄과 라듐을 발견한 공로로 노벨화학상을 단독으로 수상했다. 물리학상, 화학상, 생리의학상 등 세 개의 과학 분야 노벨상 가운데 서로 다른 분야에서 노벨상을 둘 이상 수상한 경우는 아직까지도 마리가 유일하다. 마리를 제외하고는 존 바딘이 같은 학문 분야인 물리학상에서 2회(1956, 1972; 모두 공동), 프레데릭 생어가 화학상에서 2회(1958 단독, 1980 공동), 라이너스 폴링이 화학상(1954년 단독)과 평화상(1962 단독)을 받은 것이 복수 수상자의 전부이다. 

나중에 기회가 되면 다시 설명하겠지만, 마리의 딸인 이렌 졸리오퀴리는 자신의 남편 프레데릭 졸리오와 함께 1935년 노벨화학상을 받았다. 새로운 방사성 원소를 합성한 공로였다. 그러니까 마리 집안에서만 네 명의 노벨상 수상자가 나온 셈이다. 부모와 딸과 사위가 노벨상 수상자인 경우는 전무후무하다. 

좌로부터 피에르 퀴리와 큰딸 이렌, 그리고 마리퀴리. 위키미디어 제공

좌로부터 피에르 퀴리와 큰딸 이렌, 그리고 마리퀴리. 위키미디어 제공

방사능이 발견된 뒤에도 한동안은 그 정체나 메커니즘이 정확하게 밝혀지지 않았다. 멀쩡한 시료에서 에너지가 방출되니 에너지보존법칙이 파괴된다고 여기는 사람도 있었다. 물론 에너지는 여전히 보존된다. 원자 안에서 무슨 일이 일어나는지 정확하게 이해하려면 상대성이론과 양자역학이 필요하다. 이는 20세기로 넘어가야 한다. 방사선에도 여러 종류가 있다는 사실은 20세기가 시작되기 전에도 알려져 있었다. 당시에는 그 정체를 정확히 알지 못했다. 그래서 편의상 알파, 베타, 감마 하는 식으로 불렀다. 지금도 여전히 방사선의 대표주자는 알파선, 베타선, 감마선이다. 아마도 동양의 과학자가 이름을 붙였다면 갑·을·병을 썼을지 모르겠다. 

알파선은 양성자 둘과 중성자 둘로 이루어진 헬륨의 원자핵이다. 베타선은 전자이고 감마선은 파장이 아주 짧은 전자기파이다. 감마선의 파장은 X선보다 더 짧다. 인체에 해로운 영향을 미치는 것이 바로 이들 방사선이다. 베타선, 즉 전자의 흐름은 얇은 금속판으로도 막을 수 있다. 헬륨 원자핵은 전자보다 수천 배 더 무겁고 더 크다. 그래서 종이 한 장 정도로도 막을 수 있다. 반면 감마선은 투과력이 아주 좋아서 두꺼운 콘크리트나 납덩어리가 필요하다. 알파선은 투과력이 낮아 안심해도 될 것 같지만, 만약 알파선을 내는 방사성 물질이 몸 속으로 들어온다면 사정이 달라진다. 방사선의 내폭에 따른 세포손상 위험도 항상 염두에 둬야 한다.

서로 다른 종류의 방사선이 존재함을 확인하고 알파, 베타, 감마라는 이름을 붙인 과학자는 러더퍼드였다. 그는 뉴질랜드 출신의 물리학자로서 장학금을 받고 영국 캐번디시연구소로 갈 수 있었다. 그때는 뢴트겐이 X선을 발견한 1895년이다. 러더퍼드는 이듬해 베크렐이 방사능을 발견하자 곧 연구에 착수해 서로 다른 성질의 두 가지 방사선인 알파선과 베타선이 있음을 알아냈다. 

러더퍼드는 그뒤 1898년 캐나다 몬트리올의 맥길대의 연구교수로 자리를 옮겼다가 미국 예일대를 거쳐 1906년 다시 영국의 맨체스터대로 돌아왔다. 맥길대에 있는 동안 러더퍼드는 영국 출신의 과학자 프레데릭 소디와 함께 방사능 현상을 심도 있게 연구했다. 그 결과 방사성 원소는 방사선을 방출하면서 원래와는 다른 원소로 변환된다는 사실을 알아냈다. 

이는 당시로는 대단히 놀랍고도 과감한 주장이었다. 왜냐하면 주기율표의 원소는 결코 변하지 않는 불변의 존재로 여겨졌기 때문이다. 원소가 이렇게 바뀌는 것은 중세의 연금술에서나 가능한 일이다. 러더퍼드는 소디와 함께 방사능이 자연의 연금술사임을 규명한 셈이다. 

원소의 분열과 방사능 물질의 화학에 관한 연구 업적을 인정받아 1908년 노벨 화학상을 수상한 어니스트 러더퍼드. 위키미디어 제공

원소의 분열과 방사능 물질의 화학에 관한 연구 업적을 인정받아 1908년 노벨 화학상을 수상한 어니스트 러더퍼드. 위키미디어 제공

러더퍼드는 방사성 원소가 일정한 시간이 흐르면 기하급수로 그 존재량이 줄어듦을 확인했다. 방사능이라는 현상이 어떤 원소에서 입자와 파동의 형식으로 에너지가 빠져나가는 현상이고 그 양은 원래 원소의 총량에 비례하므로 원래의 방사성 원소의 양은 시간에 따라 기하급수로 줄어든다는 사실은 쉽게 예상할 수 있는 결과이다. 이때 원래 양의 절반이 줄어드는 데에 결리는 시간을 반감기라고 한다. 갑상선암의 원인으로 알려져 있는 아이오딘131의 반감기는 8일이다. 요즘 한창 유명한 삼중수소는 12.3년이다. 스트론튬90은 29년, 세슘137은 30년, 탄소14는 5,730년이다. 염라대왕의 뜻을 담고 있는 플루토늄239의 반감기는 2만4천년이고 천연 우라늄의 대부분을 차지하는 우라늄238의 반감기는 45억년이다.

러더퍼드는 이 공로로 1908년 노벨화학상을 단독으로 수상했다. 소디 역시 동위원소의 존재를 확인했는데 그 공로가 인정돼 1921년 노벨화학상을 단독으로 받았다. 두 사람은 원자 내부에 화학 반응에서 얻을 수 있는 에너지보다 훨씬 더 큰 에너지가 있다고 추론했다. 

러더퍼드는 영국으로 다시 돌아온 뒤 역사적으로 유명한 알파입자 산란실험을 통해 1911년 원자핵을 발견했다. 이 업적으로 노벨물리학상을 다시 줘도 되지 않을까 싶은데 그런 일이 일어나지는 않았다. 지금 우리는 원자 안에 전자와 원자핵이 있고, 원자핵은 다시 양성자와 중성자로 이루어져 있음을 잘 알고 있다. 또 방사능이란 불안정한 원자핵이 각종 방사선을 내놓으면서 보다 안정된 원자핵으로 바뀌는 과정(방사성 붕괴)이라는 사실도 이해하고 있다. 그러나 러더퍼드가 원자핵을 발견한 것이 겨우 1911년이었으니까 (중성자는 1932년 발견) 러더퍼드와 소디는 원자핵이라는 개념도 없을 때 이미 방사능 현상의 본질을 꿰뚫어보고 있었던 것이다. 

방사능 발견과 연구의 선구자였던 베크렐과 퀴리(마리가 아니라)의 이름은 방사능의 세기를 나타내는 단위에 남아 있다. 1베크렐(Bq)은 1초에 원자핵 하나가 붕괴하는 세기이다. 퀴리(Ci)도 기본적으로 베크렐과 다르지 않으나 그 단위가 조금 다를 뿐이다. 즉, 1퀴리는 37기가베크렐(GBq), 즉 370억 베크렐과 같다. 그러니까 1퀴리는 매초 370억 개의 원자핵이 붕괴하는 세기이다. 이처럼 베크렐과 퀴리는 방사성 물질, 즉 방사선을 내는 원인물질의 세기를 측정하는 단위이다. 이와 달리 시버트(Sv)는 방사선이 인체에 미치는 영향을 측정하는 단위이다. 베크렐이 같더라도 시버트는 다를 수 있다. 

방사선· 방사능 단위. 한국원자력의학원 제고

방사선· 방사능 단위. 한국원자력의학원 제공

※참고문헌

-The Nobel Prize in Physics 1903. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Sat. 31 Jul 2021. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1903/summary/

-존 그리빈, 《사람이 알아야 할 모든 것 과학》(강윤재·김옥진 옮김), 들녘.
-Nobel Prize facts. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021. Sat. 31 Jul 2021. https://www.nobelprize.org/prizes/facts/nobel-prize-facts

-E. Rutherford and F. Soddy, “The Cause and Nature of Radioactivity”, Philosophical Magazine Series 6, 4(1903).

 
 

※필자소개 

이종필 입자이론 물리학자. 건국대 상허교양대학에서 교양과학을 가르치고 있다. 《신의 입자를 찾아서》,《대통령을 위한 과학에세이》, 《물리학 클래식》, 《이종필 교수의 인터스텔라》,《아주 특별한 상대성이론 강의》, 《사이언스 브런치》,《빛의 속도로 이해하는 상대성이론》을 썼고 《최종이론의 꿈》, 《블랙홀 전쟁》, 《물리의 정석》 을 옮겼다. 한국일보에 《이종필의 제5원소》를 연재하고 있다.

[출처] https://www.dongascience.com/news.php?idx=48814

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23 8월 2021

주간기술동향 2000호(2021.06.09 발행)

주간기술동향 2000호(2021.06.09 발행)

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교육 분야에서의 가상ㆍ증강현실 적용 동향

발행일 : 2021.06.09이덕우

지난 이십여 년간 컴퓨터를 포함한 디지털 기기에서 소프트웨어와 하드웨어는 상호보완적인 관계를 유지하면서 성능 면에서 가파른 성장을 보여 왔다. 이러한 성장으로 인해 과학ㆍ기술 분야뿐 아니라 사회의 전반적인 분야들은 컴퓨터 기술 의존도가 높아지고 있다. 특히, 시각적 효과를 극대화하기 위한 다양한 디지털 영상기기의 개발은 인간이 어떤 현상을 관찰한 후 인지, 이해, 분석, 추론하는 것을 대체 및 보완해 주고 있다. 특히, 초기의 가상현실과 증강현실 기술의 주요 응용 분야가 게임, 오락, 문화 콘텐츠였다면, 최근에는 의료, 교육, 제조업, 국방 분야 등 사회 전반의 전문영역으로 확장되고 있다. 본 고에서는 가상현실과 증강현실 기술의 교육 분야(초ㆍ중ㆍ고등학교, 대학교, 직무교육, 평생교육) 적용에 대해 알아보고자 한다. 교육 현장에서 원격 및 비대면 교육 비중의 증가와 함께 가상현실과 증강현실 기술의 역할에 대해 살펴보고 차세대 교육방법과 교육콘텐츠 개발의 동향에 대해 살펴본다.

ICT 신기술

광 스위치 기반 데이터센터 네트워킹 기술 동향

발행일 : 2021.06.09윤지욱; 한경은; 송종태; 이준기

본 고에서는 다양하게 연구되고 있는 광 스위치 기반 데이터센터 네트워킹 기술에 대해 살펴보고 이를 통해서 가까운 미래에 데이터센터 내부 네트워크 구조가 어떻게 발전해 나갈지 예측해 본다.

ICT R&D 동향

위험 예측이 가능한 영상보안 기술

발행일 : 2021.06.09김건우

공공장소에서 위험 발생의 전조를 인지하여 미연에 방지하기 위한 예측적 영상보안(Predictive Visual Security) 핵심기술

스마트 CCTV 영상 분석/관제/검색 플랫폼

발행일 : 2021.06.09장정훈

지능화된 효율적인 CCTV 영상 관제 및 검색을 하려면 CCTV 영상 분석이 선행되어야 하는데, CCTV 영상 분석을 위해 딥러닝 기술을 기반으로 근거리/원거리 객체 검출, 지능화된 효율적인 CCTV 영상 관제 및 검색을 하려면 CCTV 영상 분석이 선행되어야 하는데, CCTV 영상 분석을 위해 딥러닝 기술을 기반으로 근거리/원거리 객체 검출, 보행자 속성 인식 및 보행자 유사도 측정, 얼굴 속성 인식 및 얼굴 유사도 측정, 차종 인식 및 객체 추적/이벤트 검출을 지원하는 기술

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10

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23 8월 2021

주간기술동향 1999호(2021.06.02 발행) 

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가상현실에서 공간이동과 모션시뮬레이터 동향

발행일 : 2021.06.02김애리

일반적으로 가상현실에서 실제 이동 가능한 공간의 크기는 센서기반의 트레킹 범위로 정해지므로 현실처럼 무한한 걷기 형태의 공간이동은 불가능하다. 이런 원인으로 그동안 다양한 VR 네비게이션 방법들이 연구되었으며 관련 시스템과 장비들이 개발되었다. 모션시뮬레이터는 시각과 몸 감각 협응이 가장 잘 이루어지는 공간이동방법으로 가상현실을 보다 현실적으로 느끼게 하는 경험을 제공한다. 초창기 모션시뮬레이터들은 대부분 연구 목적으로 제작되었으며 경제성 및 공간 효율성 등 여러 제약으로 모션시뮬레이터의 상업적 확산이 거의 이루어지지 않았다. 하지만 최근 몇 년 동안 모션시뮬레이터의 발전이 급속하게 진행되면서 다양한 형태의 상업 및 개인용 모션시뮬레이터들이 개발되고 있다. 기존 연구에 의하면 시각과 몸 감각의 일치는 자가운동을 높여 VR 사용자들의 만족감을 향상시키고 가상공간 이동 시 유발되는 사이버멀미 저감에 효과가 있다고 한다. 본 고에서는 이런 배경들과 연결하여 VR 네비게이션과 연관된 주요 구성요소들(자가운동, 사이버멀미, 공간이동자유도)과 모션시뮬레이터들의 동향에 대해 기술하고자 한다.

ICT 신기술

주요국의 인공지능과 데이터보호 정책 동향 분석

발행일 : 2021.06.02송은지

본 고의 구성은 다음과 같다. 다음 Ⅱ장에서는 각 국 정부와 기업들이 정의하는 인공지능 개념에 대해 소개하고 최근의 정책 동향을 살펴본다. III장, Ⅳ장에서는 비교적 상세한 지침을 제시하고 있는 싱가포르와 영국의 가이드의 내용을 중점적으로 검토한다. 마지막 Ⅴ장에서는 전반적인 내용을 정리하고 검토한 내용들을 기반으로 시사점을 도출해본다.

ICT R&D 동향

음향 기반 상황인식 서비스 프레임워크 기술

발행일 : 2021.06.02송민환

AI 기반 음향 인식 알고리즘을 서버 기반으로 서비스를 제공할 수 있는 프레임워크로서, IoT 서버, 음향 기반 상황인식 알고리즘 서버, 웹페이지와 연동하는 기능을 제공하는 음향 상황인식 서비스 WAS로 구성됨

다공성 3D 탄소 마이크로 전극 기반 무효소 혈당 센서

발행일 : 2021.06.02신흥주

금 나노 덴드라이트 입자 기반의 무효소 혈당 측정, 스펀지 형태의 3D 다공성 탄소 전극 제작 및 도금, 얇은 금속 박막을 증착하여 전극 표면의 반응성을 높이고 금 나노 덴드라이트 입자를 전기도금하여 높은 성능의 무효소 혈당 센서 완성

[출처] https://www.itfind.or.kr/publication/regular/weeklytrend/weekly/list.do?pageIndex=0&pageSize=10
 

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