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박스형 대용량 고압 LNG 저장탱크 기술 개발
최근 북유럽 및 북미지역을 중심으로 해양 배기가스 배출규제지역(ECA, Emission Control Area)이 지정돼 2015년부터 이 지역에서는 기존의 벙커유의 선박용 연료 사용이 금지된다. 이에 따라 현재 대표적인 대체 연료인 디젤보다 약 50% 이상 저렴하고 친환경적인 LNG를 연료로 사용하는 선박의 도입이 급속도로 확대되고 있다.
우리 학교 해양시스템공학전공 폴 베르간 교수와 장대준 교수는 POSCO(회장 권오준)와 공동으로 격자구조를 활용해 기존보다 최대 20배 많은 LNG를 저장할 수 있는 직육면체형 대용량 고압탱크 개발에 세계 최초로 성공했다.
이번에 개발된 고압탱크는 같은 양의 LNG를 저장할 경우 기존 원통형 고압탱크 대비 약 40%의 공간만 필요하다. 초대형 컨테이너 수송선의 LNG 연료 탱크로 사용될 경우, 약 900개의 컨테이너를 추가로 적재할 수 있어 1척당 연간 90억 원의 운송이익이 발생할 것으로 전망된다.
산업에서 사용되는 대용량 고압탱크는 대부분 원통형이다. 저장량을 늘리기 위해서는 외벽을 두껍게 만들어야 하지만 두꺼워질수록 가공이나 용접이 어려워 부피는 대형버스 10대 크기인 1,000㎥(세제곱미터) 수준에 그쳤다.
또 원통형 구조의 특성상 필요 없는 공간을 많이 차지하기 때문에 유효부피가 작아 저장량이 줄어드는 것은 물론 여러 개의 고압탱크 설치로 인해 유지보수비용이 많이 드는 단점이 있었다.
연구팀은 대용량 직육면체가 압력을 견딜 수 없다는 기존 상식을 과감히 탈피해 내부에 격자구조를 채택, 직육면체 압력 용기를 개발했다. 약 3m 간격으로 설치된 바둑판 형태의 격자구조는 외벽에 전달되는 압력을 분산시켜 부피가 늘어나도 외벽이 두꺼울 필요가 없다.
개발한 기술을 활용해 대형버스 200대 부피인 20,000㎥(10기압)까지 설계 기술 개발을 마쳤다. 원천 기술인 격자구조를 활용하면 더욱 큰 고압탱크도 만들 수 있다고 연구팀은 전했다.
이와 함께, POSCO가 자체 개발한 극저온용 고망간강으로 고압탱크를 제작하면 30%이상의 비용이 절감될 것으로 예상된다.
장대준 교수는 “이번에 개발한 격자형 고압탱크 기술로 에너지의 생산·수송·저장산업에 혁신을 가져올 것”이라며 “고압 공급 사슬 구축으로 LNG·LPG·CNG 공급 분야 전체에서 에너지 소모를 20% 이상 줄일 수 있게 될 것”이라고 전망했다.
초대형 고압탱크의 축소모델로 만든 시험 탱크(10기압, 80㎥)는 오는 21일 포항 강림중공업에서 학계와 산업계 관계자들을 대상으로 시연회를 개최하며, 24일부터 27일까지 일산 킨텍스(KINTEX) 열리는 세계 최대의 천연가스 학회인 ‘가스텍(Gastech) 2014’에서 일반에 공개된다.
시험 탱크는 지난 2월 15기압의 수압 시험에 성공, 미국기계학회 압력용기 인증(ASME U2 Stamp)을 이미 확보한 상태다.
그림1. 원통형 고압탱크가 적용된 기존 LNG선
그림2. 직육면체형 고압탱크가 적용된 LNG선. 파란색 영역의 부분(컨테이너 900개 적재)만큼 공간을 절약할 수 있다.
그림3. 직육면체형 고압탱크의 내부 구조
2014.03.18
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백경욱 교수, 범태평양 마이크로일렉트로닉 심포지엄 최우수논문상 수상
KAIST(총장 강성모) 신소재공학과 백경욱(58) 교수가 지난달 11일~13일 미국 하와이에서 열린 세계 표면실장 기술협회(SMTA, Surface Mount Technology Association) 주관 ‘2014 범태평양 마이크로일렉트로닉 심포지엄(2014 Pan Pacific Microelectronic Symposium)’에서 최우수논문상 수상자로 선정됐다.
백 교수는 ‘극미세간격 패키징을 위한 새로운 나노 섬유 이방성(특정 방향에 따라 물성이 달라지는 재료) 전도접착제’에 대한 연구결과를 발표해 우수성과 독창성을 인정받았다.
이 기술은 디스플레이 반도체 패키징의 극미세피치 기술적 한계를 성공적으로 해결한 획기적인 연구결과를 담고 있어, 향후 UHD(Ultra High Definition) TV 상용화 등에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.
2014.03.17
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3차원 고해상도 혈관내시경 시스템 개발
우리 학교 기계공학전공 오왕열 교수는 현존하는 기술보다 *이미징 속도가 최대 3.5배 빠른 광학 혈관내시경 시스템을 개발하고 이를 이용해 세계 최초로 3차원 고해상도(혈관 깊이 방향 10㎛급, 혈관 둘레 및 길이 방향 30㎛급) 생체 혈관 내부 이미지 획득에 성공했다. *이미징 : 시각적으로 인식할 수 있는 형으로 정보를 표현하는 것
이번에 국내 최초로 개발된 혈관내시경 시스템은 영상속도는 물론 해상도, 영상품질, 영상획득영역 등도 세계 최고의 성능을 갖고 있다. 또 혈관 벽의 취약여부 파악에 용이한 편광 이미징 등 기능성 이미징도 동시에 수행할 수 있어 심혈관계 질환 진단 및 치료에 새로운 전기를 가져올 것으로 기대된다.
혈관내시경 광단층영상(OCT, Optical Coherence Tomography) 시스템은 심근경색으로 대표되는 심혈관계질환 진단을 위해 가장 높은 해상도를 제공하는 장비로써 임상분야에서 주목을 받고 있다.
그러나 기존 시스템은 영상 촬영속도가 느려 빠르게 이미징을 수행해야하는 혈관 내 상황에서 자세한 파악이 불가능하고 혈관 내부를 띄엄띄엄 분석할 수밖에 없었다. 임상에서 생체 혈관 내부 광학적 영상을 위해서는 내시경을 혈관에 삽입한 다음 투명한 액체를 순간적으로 흘려보내 수초 안에 촬영을 해야 하기 때문이라고 연구팀은 전했다.
연구팀은 초고속·고해상도 광단층영상 시스템과 직경 0.8mm(밀리미터)의 유연한 고속·고해상도 내시경 및 이미징 빛을 혈관 내에서 고속으로 스캔할 수 있는 장치를 개발하고, 이를 활용해 혈관 벽 내부 구조를 영상화하는데 성공했다.
연구팀은 개발한 시스템을 활용해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기인 토끼 대동맥 7cm 길이의 혈관을 5.8초 만에 초당 350장의 속도로 단층 촬영에 성공, 3차원 모든 방향으로 10~35㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)의 고해상도 이미지를 얻어냈다.
연구팀은 현재 상용화중인 혈관내시경처럼 200㎛ 간격으로 이미징할 경우에는 7cm 길이의 혈관을 1초 안에 모두 이미징할 수 있었다.
오왕열 교수는 “이번에 개발한 혈관내시경 시스템은 세계 최고의 성능을 갖는 것은 물론 살아있는 동물 혈관 내부 촬영을 통해 사람의 혈관과 비슷한 상황에서 테스트가 됐다는 점에서 크게 의미가 있다”고 연구 의의를 밝혔다.
더불어 “병원과 긴밀한 협력을 통해 올 상반기에 사람의 심장과 비슷한 크기를 가진 동물 심장의 관상동맥 촬영을 준비하고 있다”며 “이를 거쳐 향수 수년 내에 임상에서 환자에 적용할 수 있을 것”이라고 임상적용 및 상용화에 대한 강한 기대감을 내비쳤다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구) 및 글로벌프론티어사업의 지원을 통해 수행됐으며, 연구결과는 지난 1월 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express) 지에 게재됐다.
그림1. 내시경 말단 광학부(좌측상단)
그림2. 내시경 고속 광 스캐닝 유닛(우측상단)
그림3. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 둘레 및 길이방향)
그림4. 고해상도로 이미징된 동물 생체 혈관 내부 영상(혈관 깊이방향)
2014.03.12
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김태완 박사과정, 전자부품기술학회 인텔 최우수 학생 논문상 수상
우리 학교 신소재공학과 김태완 박사과정 학생(지도교수 백경욱)은 올해 5월 27일~30일 미국 플로리다에서 열리는 세계 최대 규모의 전자부품기술학회(ECTC, Electronic Components and Technology Conference)에서 인텔(Intel) 최우수 학생논문상을 받는다.
김 씨는 지난해 5월 미국 라스베가스에서 열린 전자부품기술학회에서 노키아(NOKIA)와 공동으로 수행한 ‘나노 섬유를 접목시킨 이방성(특정 방향에 따라 물성이 달라지는 재료) 전도성 필름과 초음파 접착방식을 이용한 저온 미세간격 유연 접합’에 대한 연구결과를 발표해 우수성을 인정받았다.
KAIST 신소재공학과 백경욱 교수 연구실에서 최근 10년간 2명의 ECTC 최우수 학생논문상을 배출, 연구결과를 세계적으로 인정받는 쾌거를 이뤘다고 국내 학계는 평가하고 있다.
전자부품기술학회는 전 세계 전자패키징 분야 산업체·대학·연구소에서 1,000여명이 참가해 관련 분야 최신 연구논문을 발표하는 세계 최대 학회다.
2014.03.12
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최명철 교수팀 연구 성과, 사이언스지 퍼스펙티브에 소개
우리 학교 바이오및뇌공학과 최명철 교수팀이 최근 발표한 ‘마이크로튜불의 새로운 구조’에 관한 논문이 과학 분야 가장 권위 있는 학술지인 사이언스(Science) 퍼스펙티브(Perspective)에 지난달 28일 소개됐다.
퍼스펙티브는 전 세계의 학술지 중 가장 영향력 있는 논문을 선정해 재조명하는 섹션이다.
KAIST 송채연 박사와 최명철 교수, 미국 UC Santa Barbara의 Safinya교수와 Wilson교수, 이스라엘 Hebrew University의 Raviv교수로 구성된 국제 공동연구팀은 가속기 엑스선 산란장치(synchrotron x-ray scattering)와 전자현미경을 이용해 마이크로튜불의 초미세구조를 이해하고, 이를 제어하는 스위치를 발견해 새로운 단백질 나노튜브 구조를 최초로 밝힌 연구결과를 네이처 머티리얼즈(Nature Materials)에 발표한 바 있다.
튜불린(마이크로튜불의 기본 단위체)의 형태 변화가 마이크로튜불의 구조 형성에 결정적인 영향을 미친다.연구진은 이 형태 변화를 제어하는 스위치를 찾음으로써 마이크로튜불의 새로운 크기와 형태의 구조를 발견했다.
사이언스 홈페이지
2014.03.11
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‘폴 너스’ 영국 왕립학회장 특별강연
우리 대학은 11일 오후 1시 30분 본교 KI 빌딩에서 노벨상 수상자 겸 영국 왕립학회장인 폴 너스(Sir Paul Nurse)경을 초청해 ‘생물학에 대한 위대한 견해’를 주제로 특별강연을 개최한다.
폴 너스경은 ‘세포분열, 세포주기의 핵심 조절 인자 발견’으로 2001년 노벨 생리•의학상을 수상했다. 옥스퍼드대학교 미생물학과 교수, 영국 왕립암연구재단 사무국장, 뉴욕 록펠러대학교 총장을 역임하고 현재는 영국 왕립학회장으로 재직 중이다.
강연은 생물학의 3대 개념인 유전자설, 진화론과 자연도태의 원리, 그리고 세포 등이 모든 생명체 연구의 기반단위 역할을 수행하면서 생물학이 발전해 왔으나, 네 번째 관념인 ‘세포의 화학적 성분’의 등장으로 생물학과 과학의 관념이 크게 바뀌고 있다는 내용으로 진행된다. 끝.
2014.03.11
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지능형 로봇대회 ‘SoC 로봇워’ 개최… 무인항공기 대회 추가
우리 대학은 오는 8월 대전컨벤션센터에서 열리는 ‘로봇융합페스티벌’과 10월 일산 킨텍스에서 열리는 ‘국제로봇콘테스트’에 참가해 ‘지능형 SoC 로봇워’대회를 두 차례 개최한다.
SoC(System on Chip)로봇이란 하나의 칩에 프로세서, 메모리, 주변장치, 로직 등 시스템 구성요소를 통합해 원격조종 없이도 사물을 스스로 인식하고 판단할 수 있는 로봇이다.
올해로 13회째를 맞는 이번 대회에는 기존의 '태권로봇'과 '휴로(HURO)-경쟁' 부문 외에 지능형 무인항공기를 이용한‘SoC 드론’종목이 추가돼 눈길을 끈다.
태권로봇 부문은 우리나라 전통 무술인 태권도를 지능형 로봇에 접목해 태권도처럼 일대일 대련을 펼치는 경기로, 앞차기·옆차기·주먹지르기 등으로 점수를 따는 방식으로 진행된다.휴로-경쟁 부문은 허들 넘기, 바리케이드 통과, 다리 건너기 등 장애물 통과 횟수와 속도에 따라 순위가 결정 된다.
8월 로봇융합페스티벌에서 처음 소개되는‘SoC 드론’부문은 달리는 모형자동차 추적하기‚ 공중에서 건물 사이를 피해서 운항하기 등의 능력을 평가해 순위를 결정 할 계획이다.대회에 사용될 무인항공기에는 눈 역할을 하는 2대의 카메라와 무선조종 없이 비행기를 통제 할 수 있는 ‘SoC 두뇌보드’가 내장된다.
무인항공기 기술은 군사용 외에도 택배서비스 ․ 산불감시 등 그 쓰임새가 많아 최근 각광받는 차세대 기술인데, 최근에는 세계 최대 온라인 쇼핑몰인 아마존닷컴이 드론을 이용한 택배서비스를 시범운영하고, 아랍에미리트연합국(UAE)이 행정 공문서 배달 서비스 계획을 밝혀 전 세계적으로 큰 관심을 끈 바 있다.
대회 운영위원장인 유회준 전기및전자공학과 교수는“우리나라의 세계적 인 반도체 기술을 무인항공기에 접목한다면 세계 7위권의 무인항공기 기술을 한 단계 끌어 올릴 수 있다”며“향후 국방 분야 외에도 산업 전반에 걸쳐 큰 파급효과가 기대된다”라고 말했다.
대회 홈페이지(http://www.socrobotwar.org) 를 통해 4월 15일까지 접수가능하며 전국 대학생과 대학원생은 팀을 이뤄 누구나 참가할 수 있다.
한편, 지난해에는 전국대학에서 107개 팀이 본 대회에 참여했다. 휴로-경쟁 부문 대상은 부경대‘자이언츠’팀이, 태권로봇 부문 대상은 서경대 ‘안Soul'팀이 차지해 각각 대통령상과 국무총리상을 수상한 바 있다.
※ 드론 [Drone]
조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 군사용 무인항공기(UAV: unmanned aerial vehicle)의 총칭
2014.03.10
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KAIST-덴마크공대, 산학협력 강화 업무협약 체결
우리 대학과 덴마크공과대학교(Technical University of Denmark)는 6일 오전 서울 신라호텔에서 ‘혁신 및 기업가정신 협력’에 관한 양해각서를 체결했다.
‘한국-덴마크 녹색성장 동맹회의’의 일환으로 열린 이번 행사는 강성모 KAIST 총장과 안더스 비아클레프 (Anders Bjarklev) 덴마크공과대학교 총장 등 200여명의 관계자들이 참석한 가운데 열렸다.
이번 업무협약을 계기로 두 대학은 ▲ 공동 연구한 특허정보를 양 대학 홈페이지에 공개 ▲덴마크공대 주관의 컨퍼런스 ․경진대회(Green Challenge)에 KAIST 학생들의 참가 ▲ KAIST 주관의 'Start up KAIST 글로벌 아이디어 경진대회’에 덴마크 학생들의 참가 분야에서 협력을 강화하게 된다.
1829년에 설립된 덴마크공대는 덴마크의 대표적인 공과대학으로 ‘2013 QS 세계대학순위’에서 134위를 기록했다. 현재 8천여명의 학생들이 수학 중이다.
한편, 강성모 총장은 이날 ‘한-덴마크 녹색성장 동맹회의’의 주제발표자로 나서 ‘지속가능한 에너지’를 주제로 강연했다. 끝.
2014.03.06
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입는 기기용 플렉시블 패키징 기술 개발
우리 학교 신소재공학과 백경욱 교수 연구팀은 이방성 전도성 필름(ACF, Anisotropic Conductive Film) 특수 신소재를 이용해 전기가 잘 통하면서도 자유롭게 구부리거나 휠 수 있는 저가형 플렉시블 *패키징 기술을 개발했다.
* 전자 패키징 기술 : 스마트폰, 컴퓨터, 가전기기 등 모든 전자제품의 하드웨어구조를 제작하는 기술이다. 다양한 반도체 및 전자부품 등을 매우 작고, 빠른 전기적 성능을 갖도록 해 전자기기의 크기, 성능, 가격을 결정한다. 따라서 미래의 입는 기기 전자제품을 구현하는데 있어서도 중요하다.
이 기술은 입는 기기의 중앙처리장치 및 메모리반도체, 다양한 센서반도체, 자유롭게 휘어지는 스마트폰, 플렉시블 디스플레이 등 다양한 전자제품 조립분야에 널리 활용될 것으로 기대된다.
입는 기기(웨어러블 컴퓨터)는 악세서리 형, 의류 일체형, 신체 부착형 등 다양한 형태의 제품으로 생활전반에 걸쳐 적용될 수 있다. 입는 기기를 사람의 몸에 탈 부착하려면 신체의 편안한 착용감을 갖도록 유연한 형태와 자유자재로 구부리거나 장치가 변형되는 특성이 요구된다.
이를 구현하기 위해서는 4가지 하드웨어 핵심기술인 △플렉시블 반도체 △디스플레이 △배터리 △패키징 기술이 모두 개발돼야 한다. 이미 플랙시블 반도체, 디스플레이, 배터리 기술이 성공적으로 개발되고 있으나, 모든 전자부품을 통합하기 위해서는 플렉시블 패키징 기술 개발이 중요하다.
패키징 기술은 커넥터 또는 솔더(납땜)를 사용하는 반도체 및 전자 부품의 전기접속 방법을 사용하고 있다. 이 기술은 구부리거나 변형 시 접속 부위에 손상을 유발해 휘어지는 전자기기에는 적용에 한계가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 전도성폴리머 소재를 사용해 반도체를 자유롭게 휠 수 있는 저가형 플렉시블 반도체 패키징 기술을 개발했다.
연구팀이 개발한 특수 이방성 전도성 필름(ACF) 신소재는 플랙시블 상태에서 전극과 전기적 접속을 잘 형성할 수 있는 ‘미세 전도성 입자’와 열에 의해 경화되며 전극을 감싸 구부릴시 유연하게 소자를 기계적으로 보호할 수 있는 최적화된 물성을 갖는 ‘열경화성 폴리머 필름’ 등으로 구성됐다.
연구팀은 기존의 두껍고 딱딱한 반도체 소자를 30~50㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터) 두께로 얇게 갈아낸 후 플렉시블 기기용 이방성 전도성 필름(ACF) 신소재를 사용해 연성 기판에 패키징했다.
이 방법은 기존의 플렉시블 반도체 기술에 비해 매우 공정이 간단하고, 가격이 저렴한 장점이 있다. 개발된 플렉시블 패키징된 반도체는 직경 6mm(밀리미터) 수준까지 구부리더라도 전기적으로 우수하고 유연한 기계적 특성을 보였다.
이와 함께 크기가 작은 소자에 많은 입출력 패드를 넣어도 초미세입자에 의한 접속부의 연결로 협소한 전극 간격에서도 우수한 전기적 연결이 가능하다. 공정측면에서도 오염을 유발시킬 수 있는 재료나 공정 등을 사용하지 않아 환경 친화적이고 저렴한 생산라인을 구축할 수 있게 됐다.
백경욱 교수는 “웨어러블 기기를 통해 간단한 손짓으로 컴퓨터를 조작하고 전화, 문자, 메신저 등 다양한 정보를 편리하게 받아보는 시대가 올 것”이라며 “이번 패키징 기술 개발로 웨어러블 컴퓨터 시대가 한 발 더 앞당겨 질 것”이라고 연구 의의를 밝혔다.
2014.03.05
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이서은 씨, 한국광학회 우수논문상 수상
우리 학교 생명과학과 졸업생 이서은(21, 2월 졸업, 해외 대학원 진학예정) 씨가 지난달 19일~21일 대전 컨벤션센터에서 열린 ‘2014년 한국광학회 동계학술발표회’에서 바이오포토닉스 분과 우수논문상을 수상했다.
9개 분과에서 총 270편의 논문이 발표된 이 학회에서는 분과 당 한 편씩 우수논문을 선정하는데 이 분야 전공이 아닌 학부생이 우수논문상을 받은 것은 매우 이례적인 일이다.
이 씨는 기존에 형광 염색 등을 통해서만 가능했던 지방 소립 촬영을 홀로그래피 기술을 이용해 표지 분자 없이 촬영할 수 있다는 것을 처음으로 발견해 연구의 우수성을 인정받았다.
이 씨는 지난해 6월부터 물리학과 박용근 교수의 지도 아래 학부연구생으로서 개별연구로 홀로그래피를 이용한 세포 이미징을 연구해왔다.
한국광학회는 1989년에 창립돼 올해 25번째 정기총회를 맞이했으며 매년 학술발표회, 단기강좌, 세미나, 강연회 등을 개최하는 국내 광학분야 최대 학회다.
2014.03.04
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새내기 과학자의 첫걸음, 학사과정 입학식 개최
우리 대학은 3일 오전 10시 본교 대강당에서 신입생 ․ 학부모 등 총 1,500여명이 참석한 가운데 ‘2014학년도 학사과정 입학식’을 가졌다.
입학식은 신입생 대표인 안광준(18․한국과학영재고 졸)군과 진하림(17․대구일과학고 졸)양의 신입생 선서에 이어 강성모 총장의 축사‚ 총동문회 장학금 전달식, 동아리 공연 순으로 진행됐다.
강성모 총장은 입학식 축사에서 ▲감사할 줄 아는 따뜻한 마음을 가질 것 ▲ 깊은 전문성과 함께 폭넓은 소양을 갖출 것 ▲국제적인 경험과 소통능력을 키울 것 ▲스스로를 소중히 할 것 등을 신입생들에게 당부했다.
강 총장은 또 “엘리트가 모인 KAIST는 고교시절 보다 훨씬 더 도전적일 수 있다”며 “힘든 길을 가다 넘어져도 다시 일어나려는 마음자세가 큰 그릇을 만든다”며 좌절하지 말 것을 강조했다.
한편, KAIST 동문학술장학재단은 입학식에서 장학생으로 선발된 24명에게 1인당 400만원씩 총 9천6백만원을 지급하는 장학금 전달식을 가졌다. 끝.
2014.03.03
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이승한 박사과정, 국내 첫 ISQED 최우수논문상 수상
우리 학교 전기및전자공학과 이승한 박사과정 학생(지도교수 경종민)은 4일~5일 미국 산타클라라에서 개최되는 우수 전자제품설계 국제회의(ISQED, The International Symposium on Quality Electronic Design)에서 국내 최초로 최우수논문상을 받는다.(논문명 : 3차원 반도체 다중 프로세서 칩에서의 에너지 최소화를 위한 동적 캐시 자료 관리기법) 시상식은 5일 산타클라라 컨벤션센터에서 열린다. 우수 전자제품설계 국제회의는 지난 14년간 매년 미국 실리콘밸리에서 개최됐으며, 최근 첨단 반도체 설계와 공정의 핵심 이슈인 생산성과 품질 향상을 위한 설계(design for manufacturability(DFM) and quality(DFQ))에 관한 최신 이슈를 다루는 학술대회다.
2014.03.03
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