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인공지능알고리즘

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슈퍼컴퓨터로 소리를 분석하다

현대 산업 현장과 일상생활에서는 수많은 센서가 생성하는 실시간 데이터를 분석하여 사물의 상태를 진단하고 미래를 예측하는 기술이 필수적입니다. 기계학습을 이용한 신호 데이터 분석 장치는 자동차 부품의 결함이나 건축물의 구조적 안전성을 정밀하게 파악하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 예를 들어 자기장 센서를 활용해 금속 구조물의 손상을 감지하거나, 소음 패턴을 분석하여 폭발음과 일상 소음을 구별하는 등 활용 범위가 매우 넓습니다. 이러한 기술은 단순히 현상을 감지하는 수준을 넘어, 대상의 변화를 측정하고 이에 따른 최적의 대응 방안을 제공할 수 있도록 설계되었습니다. 센서에서 수집된 원시 데이터가 유의미한 정보로 변환되기 위해서는 고도의 전처리 과정이 수반되어야 합니다. 형상 분석, 주성분 분석, 그리고 푸리에 변환과 같은 기초적인 통계 및 신호 처리 기법을 거쳐 데이터를 학습 가능한 형태로 가공합니다. 진동, 음향, 연기, 광 센서 등 측정 대상의 특성에 맞는 다양한 센서가 결합되며, 특히 음향 센서는 원거리에서도 대상체에 직접 부착하지 않고 소리만으로 상태를 파악할 수 있다는 강력한 편의성을 제공합니다. 자체 개발된 기계학습 모델은 이러한 복합 데이터를 학습하여 현장에서 즉각적으로 상태를 분석하는 장치로 적용됩니다. 자체적으로 개발된 C 프로그램 기반의 기계학습 모델은 실제 산업 현장에서 그 우수한 성능을 증명하고 있습니다. 대표적인 사례로 자동차 제조 공정에서 창문이나 핸들을 구동하는 수많은 모터의 불량 여부를 음향 센서만으로 판별해 내는 데 성공한 바 있습니다. 또한 일상적인 소음이 심한 환경에서도 특정한 총소리를 정확하게 식별하는 기술을 통해 경호 및 국방 분야로의 확장 가능성도 열어두고 있습니다. 이는 복잡한 데이터를 학습시켜 대상체의 상태를 정확히 판단하고 결정을 내릴 수 있는 지능형 시스템이 구축되었음을 의미하며, 현장 장치에 직접 탑재 가능한 유연성까지 확보했습니다. 기술 개발 과정에서 가장 큰 장애물은 수집된 데이터의 품질 확보와 노이즈 분리 문제입니다. 센서 측정 시 발생하는 단순한 오류나 장치 설정에 따른 데이터 변이를 정밀하게 파악해야 하며, 특히 노이즈 속에 섞인 유의미한 시그널을 추출하는 작업은 난도가 매우 높습니다. 이를 해결하기 위해 여러 알고리즘을 복합적으로 적용하는 일종의 '칵테일 요법'이 사용됩니다. 각 알고리즘의 상호작용을 깊이 이해하고 성능에 미치는 영향을 예측하는 능력이 필수적인데, 이 과정에서 슈퍼컴퓨터의 강력한 연산 자원은 복잡한 데이터 분석과 학습 과정을 신속하게 해결하는 원동력이 됩니다. 슈퍼컴퓨팅 응용센터는 데이터를 분석하고 기계학습을 통해 현상을 예측하는 핵심 기술을 제작하여 다양한 분야의 연구자들에게 제공하고 있습니다. 나노 소재 계산이나 바이오 분야 등 첨단 과학 기술 연구의 도구로써 슈퍼컴퓨팅 기술이 활용될 때 우리 사회는 더욱 창의적이고 안전한 방향으로 발전할 수 있습니다. 특히 연구실에서 개발된 기술이 실제 현장에서 예상보다 뛰어난 성능을 발휘하고, 변수가 많은 환경에서도 안정적으로 작동하는 것을 확인하는 과정은 연구자들에게 큰 보람을 줍니다. 앞으로도 데이터 기반 연구를 지속하여 사회 전반의 안전과 발전에 기여하는 것이 최종 목표입니다.

슈퍼컴퓨터로 소리를 분석하다
한국과학기술정보연구원세계가 인정함! ✅우수 연구성과✅ 인터뷰
  • 융합
  • 공학·기술

과학덕후 필독 | 에너지신기술 | 전기차 더 오래오래 타고 싶으니까 | 하이브리드 분산전원 충전시스템

전 세계적으로 배기가스 배출 규제가 강화되면서 친환경차 도입을 위한 다양한 지원 정책이 시행되고 있습니다. 전기차와 수소차로 대표되는 친환경차는 대기오염 물질을 배출하지 않아 미래 이동 수단의 핵심으로 자리 잡았습니다. 특히 전기차 시장은 불과 몇 년 사이에 비약적인 성장을 거듭하며 내연기관차의 기술력을 맹렬히 추격하고 있습니다. 정부의 로드맵에 따르면 2025년까지 전기차 비중을 14.4%까지 끌어올릴 계획이며, 이는 전기차가 이제 우리 일상의 대세가 되었음을 의미합니다. 전기차의 보급이 늘어남에 따라 충전 인프라의 확충 또한 중요한 과제로 떠올랐습니다. 하지만 단순히 충전기 숫자를 늘리는 것보다 더 본질적인 문제는 충전 과정의 친환경성입니다. 현재 대부분의 전기차는 화석 연료로 생산된 전력을 이용해 충전되고 있는데, 이는 진정한 의미의 친환경이라 보기 어렵습니다. 전기차 분야에서 안정성만큼이나 인프라의 질적 성장이 강조되는 이유도 바로 여기에 있습니다. 전력을 어떻게 확보하고 공급하느냐가 친환경 전환기의 성패를 결정짓는 핵심적인 요소가 된 것입니다. 이러한 고민에서 탄생한 것이 바로 하이브리드 분산 전원 충전 시스템입니다. 이 시스템은 신재생 에너지로 생산된 전력과 에너지 저장 장치(ESS)를 통합적으로 운영하여 전기차를 충전하는 혁신적인 방식입니다. 기존에는 신재생 에너지와 ESS를 개별적으로 운영하거나 단순 모니터링만 수행하여 효율성이 떨어지는 한계가 있었습니다. 그러나 이번에 개발된 통합 시스템은 두 장치를 유기적으로 결합함으로써 효율 문제를 획기적으로 개선했습니다. 화석 연료에 의존하지 않는 진정한 친환경 충전의 기틀을 마련한 셈입니다. 신기술의 핵심은 국내 최초로 개발된 에너지 자립률 알고리즘에 있습니다. 인공지능을 기반으로 한 이 알고리즘은 신재생 에너지의 발전량과 사용자의 충전 패턴을 정밀하게 분석하여 최적의 에너지 효율을 찾아냅니다. 또한, 급속 충전 시 발생하는 과도한 전력 소모가 전력 계통에 주는 부담을 줄이기 위해 전력 안정화 알고리즘도 함께 적용되었습니다. 이를 통해 단순히 충전 용량을 늘리는 데 치중했던 기존 방식에서 벗어나, 전력망의 안정성을 유지하면서도 신재생 에너지 활용을 극대화할 수 있는 지능형 충전 인프라를 구축했습니다. 하이브리드 분산 전원 충전 시스템은 앞으로 안정적인 전력 계통 운영에 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 전압 안정화 기술을 탑재하여 다양한 환경에서도 고품질의 전력을 꾸준히 유지할 수 있으며, 이는 사용자 맞춤형 충전 서비스 제공으로 이어집니다. 나아가 이 기술은 개별 충전소를 넘어 스마트 에너지 커뮤니티 등 다양한 분야로 확장될 가능성을 품고 있습니다. 탄소 중립이라는 시대적 소명을 달성하고 친환경 에너지 시장의 문을 여는 데 있어, 이 시스템은 지속 가능한 미래를 앞당기는 든든한 가교가 될 것입니다.

과학덕후 필독 | 에너지신기술 | 전기차 더 오래오래 타고 싶으니까 | 하이브리드 분산전원 충전시스템
한국에너지기술연구원
  • 지구환경과학
  • 융합
  • 공학·기술

ETRI, 고령인을 위한 근력 증강/보행 보조 시스템 개발

인간은 나이가 들면서 자연스럽게 근육 감소를 겪게 되며, 이는 보행이나 일상적인 신체 활동에 큰 어려움을 줍니다. 그동안 과학계는 전기 자극을 통해 근육 수축을 유도하는 저주파 자극기나 EMS와 같은 기술을 연구해 왔으나, 기존 장비들은 정해진 패턴으로만 작동한다는 한계가 있었습니다. 사용자의 동작 의도를 실시간으로 파악하지 못해 단순한 반복 동작에만 활용되던 이전 기술들과 달리, 최근 한국전자통신연구원(ETRI)은 사용자의 동작 의도를 정확히 읽어내어 부족한 근력을 보충해 주는 혁신적인 기술을 선보였습니다. ETRI가 개발한 고령자용 착용형 보행 보조 시스템은 패치 형태로 근육에 부착하며, 장치 무게가 950g에 불과해 일상복 안에 가볍게 착용할 수 있습니다. 핵심은 기능적 전기자극(FES) 기술을 사용할 때 발생하는 데이터 노이즈를 해결한 인공지능 알고리즘에 있습니다. 연구진은 전기 신호가 가해지는 순간에도 근활성 신호를 98%의 정확도로 읽어내는 성과를 거두었습니다. 덕분에 기계는 사용자가 걷거나 계단을 오를 때를 스스로 인지하고, 그 순간에 최적의 보조력을 더해줌으로써 근육의 에너지 소모를 획기적으로 줄여줍니다. 2년간 진행된 임상 시험 결과, 이 시스템을 사용한 고령자들은 보행 속도가 빨라지고 근육량이 증가하는 등 뚜렷한 신체 기능 향상을 보였습니다. 이 기술은 단순한 특정 활동에 국한되지 않고 일상생활의 모든 동작을 보조할 수 있다는 점에서 자기 주도 재활이나 홈트레이닝 분야로의 확장 가능성이 매우 큽니다. 앞으로 연구진은 다양한 임상 데이터를 확보하여 기술의 완성도를 높이고, 모터 구동 방식과 결합한 복합 근력 보조 장치를 개발할 예정입니다. 노년기의 삶의 질을 높여주는 이러한 기술적 진보가 많은 이들에게 건강한 일상을 선물하기를 기대합니다.

ETRI, 고령인을 위한 근력 증강/보행 보조 시스템 개발
한국전자통신연구원
  • 생명과학
  • 융합
  • 공학·기술