• 융합정보논문지
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• 제9권4호
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• pp.109-117
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• 2019

본 연구에서는 기술 교육 기반의 생체 모방 로봇 교육 프로그램을 개발하고 이를 적용하여 그 효과를 분석하였다. 이를 위해 기술 교육 기반의 생체 모방 로봇 교육 프로그램이 개발되었으며 이를 기술 분야 영재교육에 적용한 후 수업 만족도와 함께 그 효과를 살펴보았다. 연구에 따른 결과는 다음과 같다. 첫째, 생체 모방 로봇교육 프로그램은 총 15차시로 개발되었으며 기술적 문제 해결 과정에 따라 구성되었다. 둘째, 생체 모방 로봇 교육 프로그램에 대한 만족도는 평균보다 높게 나타났으며 질적 평가에서도 긍정적인 만족도를 나타냈다. 셋째, 생체 모방 로봇 교육 프로그램으로 인하여 기술적 문제해결 성향과 로봇에 대한 태도가 긍정적으로 변화되었으며 이는 통계적으로 유의미한 결과를 나타냈다.

• 과학교육연구지
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• 제42권2호
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• pp.95-105
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• 2018

이 연구의 목적은 생체 모방 기반 융합 학습 모델을 이용하여 골격근의 구조 및 수축 메커니즘에 대한 디지털 교과서를 개발하는 것이다. 골격근의 구조 및 수축 메커니즘 단원은 고등학교 생명과학I에 포함된 내용이다. 융합 학습 모델은 3D 모델링 및 프린팅을 포함하는 3단계의 생체 모방 기반 융합 학습(Exploration-Design-Implementation)으로 설계되었다. 개발된 디지털 교재는 8차시로 구성되어 있는데, 골격근 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 골격근 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현, 근수축의 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 근수축 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현 등으로 구성되었다. 각 차시는 대화 형 및 모바일 학습을 위해 갤러리 위젯, 미디어 위젯, 프레젠테이션 위젯, 스케치 위젯, 클라우드, 설문 위젯 및 평가 위젯의 컨텐츠를 포함하고 있다. 개발 된 디지털 교과서를 고등학생 20 명에게 투입한 결과 학생들의 생명과학 학습에 효과가 긍정적인 것으로 나타났다. 또한 이 연구에서 개발된 생체 모방 기반 융합 학습 디지털 교재는 학생들의 창의적 설계 및 구현 능력의 향상에서 효과적인 학습자료로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때 디지털 교재는 학생들의 흥미와 생명과학에 대한 자기주도적 학습에 유용한 자료임을 보여주었다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.11-19
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• 2024

최근 방위 산업에서는 전시상황에서 병사의 전투력 및 생존성 증대를 위하여 지하 공간, 좁은 통로등에서 적에게 노출되지 않으며 정찰임무를 수행할 수 있는 소형 생체 모방 로봇의 수요가 늘어나고 있다. 특히 소형생체 모방 로봇에 사용 가능한 생체모방 영상 센서에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그중 복안영상센서는 작은 크기, 적은 수차, 넓은 화각 등의 장점을 갖으며, 복안영상센서를 통해 출력된 복안 영상을 이용해 깊이 추정, HDR 등을 구현 하여 다양한 임무에서 활용 가능하다. 다만 복안영상은 작은 렌즈 크기와 렌즈의 구조로 인하여 영상의 품질이 저하되는 현상이 발생한다. 특히 복안영상으로 출력된 각 Sub-Aperture 이미지를 융합 시 이미지 품질이 많이 저하된다. 본 논문은 이미지 융합 시 이미지의 품질이 저하되는 문제를 극복하기 위하여 여러 이미지 개선 기능과 생성 신경망의 한 종류인 ESRGAN를 사용하여 복안영상 품질 향상 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 이미지 전처리부, 이미지 융합부, 이미지 개선 부로 구성된다. 제안한 알고리즘을 복안 영상에 적용하면 영상 품질을 높힐 수 있어, 복안 영상을 이용한 다양한 연구에 활용될 수 있다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.749-754
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• 2022

다양한 의료 응용 분야에서 웨어러블 및 피부 부착형 전자 패치에 피부 표면의 높은 접착력과 내수성이 요구된다. 본 연구에서는 탄소 기반 전도성 고분자 복합 소재에 개구리 발바닥의 육각 채널와 문어 빨판의 흡착 구조 패턴을 모사한 신축성 있는 전자 패치를 보고한다. 개구리의 발바닥을 모사한 육각 채널 구조는 수분을 배수하며, 균열억제 효과를 통해 점착력을 향상 시키며, 문어 빨판을 모사한 흡착 구조는 젖은 표면에서 높은 점착력을 나타낸다. 또한 고점착 전자패치는 실리콘(max. 4.06 N/cm²), 피부 복제 표면(max. 1.84 N/cm²) 등 다양한 표면에 건조 및 젖은 조건에서 우수한 접착력을 가지고 있다. 고분자 매트릭스와 탄소 입자를 기반으로한 고분자 복합소재를 통해 제작된 고점착 전자 패치는 건조 및 습한 환경에서 심전도(ECG)을 안정적으로 감지할 수 있다. 이 연구에서 보여진 특성을 기반으로 제안된 전자 패치는 다양한 생체 신호의 진단을 위한 웨어러블 및 피부 부착 센서 디바이스를 구현하는 잠재적 응용 가능성을 제시한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.1-7
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• 2020

뉴로모픽 소자 초기 단계인 저항 변화형 메모리 소자의 제작 공정으로, 진공 공정의 연속성을 유지하였고, 고집적, 고신뢰성을 보장하는 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 저항 변화 메모리 소자 제작 및 공정 기술에 적합한 플라즈마 모듈을 적용하였다. 플라즈마 모듈을 적용한 저항메모리(ReRAM) 소자의 제작과 연구는 ReRAM 소자 기반의 TiO₂/TiOx 산화물박막의 제작방법과 소재의 변화를 통한 다양한 실험을 통하여 완성되었다. XRD를 이용하여 rutile결정을 측정하였고, 반도체 파라미터 측정기로 저항 메모리의 HRS : LRS 비율이 2.99 × 10³ 이상이고, 구동 전압 측정이 0.3 V이하에서 구동이 가능한 저항 변화형 메모리 소자의 제작을 확인 하였다. 산소 플라즈마 모듈을 적용한 뉴로모픽 저항메모리 제작과 TiOx 박막을 증착하여 성능을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제34권5호
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• pp.339-355
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• 2024

폐는 생리학적 기능과 해부 조직학적 구조 측면을 통합적으로 고려하여 분석해야만 하는 매우 복잡한 조직이기 때문에 폐질환의 병리학적 연구와 흡입독성 평가에 현재까지 주로 동물모델을 사용하고 있다. 그러나 실험동물 윤리와 동물복지를 이유로 점차적으로 실험동물 수를 줄이자는 전세계적인 움직임에 맞춰 생체 외 동물실험 대체법들이 집중적으로 개발되고 있다. 특히 경제협력개발기구(OECD)와 미국 환경보호청(USEPA)은 2030년대 이후, 동물실험을 금지하기로 잠정적으로 합의함에 따라 의생명공학과 제약 분야에서 생체 외 흡입 독성 및 폐질환 모델들을 확립하고 개발된 모델을 이용한 평가 법들의 표준화 연구가 활발하다. 그 모델 중에 예를 들어, 생체칩(organ-on-a-chip, OoC) 및 오가노이드(organoid) 모델은 3차원 바이오 프린터, 미세 유체 시스템, 인공지능(artificial intelligent) 기술들과 접목되어 연구되고 있다. 이러한 생체 장기를 모방한 복합 장기 생체 외 모델링 시스템은 개체 차이를 가지는 생체 내 동물 실험에 비해 복잡한 생물학적 환경을 보다 정확하게 모방할 수 있을 것으로 기대되고 있으나 생체 모방성, 재현성, 민감성, 기반 데이터베이스의 부족 등 아직은 여러 한계점도 가지고 있다. 따라서 본 리뷰 논문에서는 만능성 줄기 세포 또는 암세포를 이용한 폐포, 폐 공기액 인터페이스(air-liquid interface, ALI) 시스템, 트랜스웰 멤브레인(transwell membrane)을 포함하여 폐 OoC 및 오가노이드의 최근 생체 외 폐 시스템 연구결과들과 AI와 접목된 인실리코(in silico) 폐 모델링에 대한 결과들의 현황을 살펴보고자 한다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.685-690
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• 2022

연질 접착제에 대한 최근의 연구는 그들의 화학적 또는 기계적 구조가 살아있는 조직과 어떻게 강하게 상호작용하는지를 깊이 이해하고자 했다. 그 목적은 급성 또는 만성 질환 환자의 충족되지 않은 요구를 최적으로 해결하는 것이다. 정전기(수소 결합)와 기계적 상호 작용(모세관 보조 흡입 스트레스)을 모두 포함하는 시너지 접착은 조직에 대한 장기간의 불안정한 결합과 관련된 과제를 극복하는 데 효과적인 것으로 보인다. 본 연구에서는 화학 잔류물이 없는 접착의 정전적이고 기계적으로 시너지 메커니즘을 기반으로 한 로봇 그리퍼 인터페이스용 하이브리드 구조를 보고한다. 메커니즘을 추론하기 위해 하이브리드 구조를 기반으로 한 열역학적 모델을 분석하였다. 모델은 엘라스토머 구조에 내장된 하이드로젤의 열역학적으로 제어된 팽창이 습한 표면과의 지속가능한 접착력 향상과 박리 방향의 화학적 잔류물 없는 탈착력을 향상시킨다는 실험 결과를 뒷받침했다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제2권4호
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• pp.85-90
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• 2001

최근 생체 모방 시스템과 지능 로봇 등에 대한 관심에 따라 일정한 작업을 스스로 수행하는 로봇 에이전트 시스템에 대한 관심이 높아지고 있다 로봇 에이전트를 보다 인간 친화형으로 제어하기 위한 인터페이스가 요구되고 있는데 본 논문에서는 인터넷 환경에 기반한 로봇 에이전트의 원격 제어 및 모니터링을 위한 가상 3D 인터페이스 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 매니저-에이전트 모델로 설정하고 작업자가 원격지에 있는 매니저에서 가상의 3D사용자 인터페이스 환경하에서 마우스로 로봇 에이전트에게 작업 지시 내용에 따라 스스로 물체의 3차원 형상을 인식하고 이를 목표한 위치로 옮기는 작업을 수행하게 된다. 제안된 시스템은 이 작업의 과정을 가상의 3D 그래픽과 실제 영상을 보여주는 개선된 인터페이스를 제공함으로써 보다 쉽고 인간 친화적인 로봇 에이전트의 제어가 가능함을 보인다.

• 대한화장품학회지
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• 제50권2호
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• pp.119-129
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• 2024

인체 피부 림프계는 간질액을 배출하고 면역 시스템을 활성화하는 중요한 역할을 한다. 자외선과 자연적인 노화와 같은 환경 요인들은 종종 이러한 림프관의 구조적 변화를 일으키며, 이로 인해 피부 기능 장애를 발생시키기도 한다. 그러나 이러한 연구를 위한 동물 실험 대체 방안이 없기 때문에 여전히 연구를 진행하기엔 적합하지 않은 제한 사항들이 존재한다. 인체 피부 림프계를 더 잘 이해하고 림프관 형성에 관련된 분자 및 생리학적 변화를 조사하기 위해, 생체 모방 미세유체 플랫폼인 'skin-lymph-on-a-chip'을 제작하여, 새로운 체외 인체 피부 림프 모델을 개발하였다. 간단히 말해, 이 플랫폼은 체외에서 분화된 일차 정상 인간 표피 각질형성세포(NHEKs)와 피부 림프 내피세포(HDLECs)를 공동 배양하는 것을 의미한다. 약 500 시간 동안 자연 발효를 통해 확보하고 집약된 인삼 뿌리 추출물인 Lymphanax^TM의 림프관 형성 효과를 평가하기 위해 해당 시스템에 적용하였고, 분자 수준 요인들의 변화는 딥러닝 기반 알고리즘을 사용하여 분석하였다. 결론적으로, Lymphanax^TM는 skin-lymph-on-a-chip에서 건강한 림프관 형성을 촉진하였고, 그 성분들이 칩내에서 분화된 NHEKs를 거의 침투하지 않는 결과를 통해, HDELCs에 간접적으로 영향을 미쳤음을 확인하였다. 전반적으로, 이 연구는 기존과 차별화된 체외 인체 피부 림프모델 시스템의 확보와 더불어 이를 통한 Lymphanax^TM의 림프 활성화 효과에 대한 새로운 관점을 제공한다.