성균관대, '제4회 AI 자율주행 경진대회' 성료… 미래차 핵심 인재 양성의 장 마련

성균관대, '제4회 AI 자율주행 경진대회' 성료… 미래차 핵심 인재 양성의 장 마련 • AI 칩·SW 두 부문에 예선 51개 팀 228명 참가, 본선 30개 팀 128명 열띤 경연 • 고교 특별팀 참가·산학 멘토링·유튜브 생중계로 미래차 교육 저변 확대 우리 대학은 지난 7월 30일(목) 자연과학캠퍼스 반도체관 라운지에서 '제4회 성균관대학교 AI 자율주행 경진대회'를 성황리에 개최했다. 미래차 분야의 핵심 인재 양성을 목표로 열린 이번 대회는 AI 칩 부문과 소프트웨어(SW) 부문으로 나뉘어 진행됐으며, 대회 전 과정이 유튜브로 생중계되어 교내외 구성원들이 실시간으로 경연을 함께했다. 특히 경기자동차과학고등학교 학생들이 특별팀으로 참가해 고등학생과 대학생이 자율주행 기술을 겨루고 교류하는 뜻깊은 무대가 펼쳐졌다. 참가 학생들은 실제 차량의 약 5분의 1 크기인 소형 전동차에 카메라, 라이다(LiDAR), 초음파 센서를 장착하고 AI 기반 자율주행 시스템을 직접 설계·구현했다. 경기는 정해진 트랙을 최단 시간에 완주하는 '주행 경기'와 다양한 과제를 수행하는 '미션 경기'로 치러졌다. 학생들은 대회에 앞서 사전 교육과 멘토링 프로그램을 통해 자율주행 기술을 익히며 실전 대응 역량을 키웠다. 예선에는 AI 칩 부문 24개 팀, SW 부문 27개 팀 등 총 51개 팀(228명)이 참가해 치열한 경쟁을 벌였고, 이 가운데 부문별 15개 팀씩 총 30개 팀(128명)이 본선에 진출했다. 대회 당일 현장에는 본선 참가자와 운영진 외에도 유지범 총장을 비롯해 기업 전문가와 교수 등 50여 명이 참석해 학생들을 격려하고 기술·진로 상담을 진행했다. 치열한 경연 끝에 영예의 대상(성균관대학교 총장상)은 SW 부문 '은제야 현대 가자' 팀과 AI 칩 부문 '425' 팀에게 돌아갔다. '은제야 현대 가자' 팀은 기계공학부 김수경·강민철·문선빈·정은제, 전자전기공학부 김명균 학생으로, '425' 팀은 수학과 권기혁, 데이터사이언스융합전공 김태건, 전자전기공학부 김유찬, 기계공학부 박현서, 경영학과 김호용 학생으로 구성됐다. 이번 대회는 학생들이 하드웨어와 소프트웨어를 아우르는 자율주행 시스템을 스스로 개발하고, 실제 주행 트랙에서 그 성능을 검증하는 실전 교육의 장이 되었다. 참여 교수와 기업 전문가의 멘토링, 고교 특별팀의 합류, 유튜브 생중계가 어우러지며 대학·고교·산업계가 함께 미래차 인재 양성의 저변을 넓혔다는 평가를 받았다. 전재욱 미래차 부트캠프 사업단장은 "대회를 준비하며 수많은 시행착오 속에서도 끝까지 도전한 학생들에게 큰 박수를 보낸다"며 "이번에 얻은 소중한 경험이 학생들이 더 큰 도전을 향해 나아가는 든든한 발판이 되기를 기대한다"고 밝혔다. 유지범 총장은 "미래형 자동차의 자율주행 기술은 AI, 소프트웨어, 반도체 등 첨단 기술이 융합된 대표적인 분야이자 안전하고 편리한 미래 사회를 구현하는 핵심 동력"이라며 "참가 학생들이 대한민국 미래 모빌리티 산업을 혁신할 핵심 인재로 성장하기를 아낌없이 응원한다"고 전했다. 한편 이번 대회는 교육부 '첨단산업 인재양성 부트캠프 사업(미래차 분야)'에 선정된 성균관대 미래차 부트캠프 사업단(단장 전재욱 교수)이 주최하고, 현대모비스가 후원했다.

기계공학부 이원영 교수 구조적·전자적 특성을 동시에 제어한 차세대 에너지 저장 ·변환용 고성능 수전해 전극 개발

양이온 교환 공정 기반 코발트 수산화물 전극을 활용한 에너지 저장 및 변환 디바이스 적용 개념도 이원영 교수 연구팀 (제1저자 김용빈 박사과정생, 한승우 석박통합과정생)은 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Science (IF=14.1, JCR<9.4 %)에 구조적 우수성을 가지는 수산화 코발트 전극으로 전환하는 동시에 전자적 특성 및 결함 조절 농도에 대한 연구결과를 게재하였다. 알칼라인 수전해전지는 상온에서 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 기존 촉매의 낮은 활성과 고온 합성 조건의 제조 공정의 한계로 전기화학적 성능 향상에 한계가 있다. 성균관대학교 이원영 교수 연구팀은 바나듐 양이온 교환법을 적용해 메조다공성 코발트 수산화물 전극을 합성하였다. 고가의 바나듐 유입은 코발트의 산화 상태를 증가시키고 산소 결함 형성을 촉진한다. 이 공정은 상온에서 전극의 구조를 재구성하는 동시에 산소 공공과 코발트의 산화 상태를 효과적으로 제어해 산소 발생 활성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 개발된 전극은 차세대 수전해 시스템뿐만 아니라 슈퍼커패시터와 아연-공기전지에서도 우수한 성능을 구현함으로써, 특정 시스템에 국한되지 않는 범용 전극 설계 전략으로서의 가능성을 제시했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287), 한국 기후에너지환경부 (RS-2025-02654073)의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1002/advs.76610

기계공학부 이동우 교수 연구팀, 금속유리 신소재 개발 속도 수백 배 빨라지는 새 지표 발견

기계공학부 이동우 교수 연구팀이 중국과학원(Chinese Academy of Sciences, CAS)의 Yanhui Liu 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, ‘금속유리(Metallic Glass)’를 매우 빠르고 쉽게 찾아낼 수 있는 혁신적인 전기저항 기반의 새로운 판별 지표를 발견했다. 이번 연구 결과는 소재 과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 게재되었다. 금속유리는 일반적인 금속처럼 원자들이 규칙적으로 배열되어 있지 않고, 유리처럼 불규칙하게 배열된 독특한 구조를 가진 합금이다. 일반적인 결정질 금속보다 단단하면서도 내마모성이 뛰어나며, 플라스틱처럼 복잡한 형상으로도 정밀하게 성형할 수 있어 로봇 부품, 우주 항공 신소재, 차세대 정밀 의료 기기 등의 핵심 재료로 큰 기대를 모으고 있다. 그러나 금속유리가 얼마나 잘 형성되는지를 나타내는 유리형성능력(Glass Forming Ability, GFA)은 미리 예측하기 어렵다. 즉, 어떤 합금이 액체 상태에서 냉각될 때 결정화되지 않고 금속유리 구조를 유지할 수 있는지를 판단하는 것이 쉽지 않다. 지금까지는 수많은 조성을 하나씩 제작한 뒤 X선 회절이나 열분석 장비를 이용해 일일이 측정해야 했으며, 이 과정에는 많은 시간과 비용이 필요해 금속유리의 새로운 조성을 찾는 데 큰 어려움이 있었다. 연구팀은 합금의 내부 구조가 변할 때 미세하게 바뀌는 ‘전기저항’에 주목했다. 서로 다른 조성을 가진 박막 합금 라이브러리를 대량으로 제작해 총 약 3,500개의 합금 조성을 대상으로 열을 가해 결정화 하는 실험을 진행했다. 그 결과, 유리형성능력이 높은 함금일수록 열처리 과정에서 결정 구조가 형성될 때 전기저항이 크게 줄어들지 않는 독특한 물리적 특징을 찾아냈다. 반면 유리 구조를 유지하지 못하고 쉽게 일반 금속으로 변하는 합금들은 전기저항이 큰 폭으로 떨어졌다. 이 전기저항을 측정하는 방식은 한 조성을 검사하는 데 단 몇 초밖에 걸리지 않아, 기존의 분석 장비를 사용할 때보다 소재 분석 속도가 수백 배 빨라지는 혁신적인 효율성을 자랑한다. 또한 별도의 복잡한 미세 가공이나 고가의 특수 장비 없이도 넓은 범위의 합금 특성 지도를 순식간에 그려낼 수 있어 신소재 스크리닝 공정을 획기적으로 단축했다. 연구팀은 이 지표가 얇은 필름 형태뿐만 아니라 공장에서 대량으로 찍어내는 일반적인 리본 형태의 금속 신소재에도 동일하게 적용될 수 있음을 검증해 기술의 신뢰성을 더했다. 이동우 교수는 “이번에 발견한 전기저항 변화 지표는 원자 배열의 무질서함과 복잡한 나노 결정화 과정을 가장 직관적이면서도 빠르게 대변해 주는 강력한 도구”라며 “수억 가지가 넘는 복잡한 다성분계 합금 공간에서 차세대 벌크 금속유리 신소재를 발굴하는 지도를 손에 쥔 것과 같아, 향후 관련 첨단 부품 소재 국산화와 신소재 개발 속도를 크게 끌어올릴 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다. 본 연구는 4단계 BK21사업 대학원생 해외연수 지원사업, 중소벤처기업부의 중소기업기술정보진흥원(TIPA) 기술혁신개발사업과 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 수행되었다. ※ 논문명: Electrical Resistivity Change upon Crystallization as a Robust Descriptor for Metallic Glass Forming Ability ※ 학술지: Advanced Materials (어드밴스드 머티리얼스) ※ 논문링크: http://doi.org/10.1002/adma.74092

기계공학부 정형모 교수팀, ‘숨은 산소’ 깨워 그린 수소 만든다... 차세대 물 분해 촉매 원천기술 개발

기계공학부 정형모 교수 연구팀은 경북대학교 신소재공학과 이지훈 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, 원자 단위의 결합 간격을 정밀하게 제어하여 소재 내부에 숨겨진 ‘격자 산소’를 반응에 직접 참여시키는 고효율 비귀금속 물 분해 촉매 소재를 개발했다. 온실가스 배출 없이 깨끗한 수소를 생산하는 수전해(물 분해) 기술은 탄소중립 실현을 위한 꿈의 기술로 불린다. 하지만 물을 분해하여 수소를 얻는 과정에서 산소가 발생하는 반응은 그 속도가 매우 느려, 전체 수소 생산 효율을 떨어뜨리는 가장 큰 ‘병목 현상’으로 작용해 왔다. 이를 해결하기 위해 기존에는 이리듐(Ir)이나 루테늄(Ru) 같은 고가의 귀금속 촉매를 사용해야만 했으며, 이는 수소 생산 비용을 높이는 원인이 되었다. 정형모 교수 공동 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘하향식(Top-down) 소재 설계 기술’을 도입했다. 연구팀은 전기화학적 방법을 통해 기존의 덩어리 형태 코발트 산화물을 2나노미터(nm) 이하의 미세한 나노 클러스터로 쪼개는 데 성공했다. 이 과정에서 코발트 금속과 산소 원자 사이의 결합 길이를 기존보다 약 0.1 옹스트롬(Å, 100억 분의 1미터) 수축시켜 미세하게 조절했다. 포항가속기연구소(PAL)의 고성능 분석 결과, 약 2.03 Å의 원자 결합 길이가 새로운 반응 경로를 유도하는 최적의 조건임을 세계 최초로 규명해낸 것이다. 이 기술의 핵심은 금속과 산소 사이의 결합을 강하게 만들어, 촉매 내부 구조에 숨어있던 ‘격자 산소’를 반응에 직접 참여시킨 점에 있다. 이를 통해 개발된 나노 촉매는 고가의 상용 이리듐 촉매보다 더 낮은 에너지에서도 탁월한 성능을 발휘했다. 특히 실제 시스템 적용 시 고전류 조건에서 100시간 이상 성능 저하 없이 구동되는 강력한 내구성을 증명했으며, 차세대 에너지 저장 장치인 아연-공기 전지에서도 우수한 충전 안정성을 보여주며 다목적 에너지 활용 가능성을 입증했다. 기계공학부 정형모 교수는 “이번 연구는 원자 단위의 결합 거리를 미세하게 제어함으로써 촉매 반응의 경로 자체를 완전히 바꿀 수 있음을 실증한 성과”라며, “값비싼 귀금속을 대체해 고효율 그린 수소를 생산하는 것은 물론, 향후 다양한 차세대 친환경 에너지 장치의 상용화를 앞당기는 중요한 기준이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 환경·에너지 분야 세계적 권위지인 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy (IF: 21.1)’에 게재되었다.