KAIST 연구팀이 어디서 어떤 장면을 어느 각도로 찍었는지 정밀하게 알기 어려운 일반 사진이나 영상만으로 고품질 3D 장면 복원이 가능한 기술을 개발했다. 현실을 찍으면 곧바로 가상 환경이 되는 새로운 패러다임을 제시했다.
KAIST는 윤성의 전산학부 교수 연구팀이 정밀한 카메라 위치 정보 없이도 일반 사진, 영상만으로 고품질의 3차원 장면을 복원할 수 있는 새로운 기술 ‘SHARE(Shape-Ray Estimation)’를 개발했다고 6일 밝혔다.
3D 영상을 만드는 기존의 3D 시뮬레이션은 실제 공간을 라이다(LiDAR)나 3D 스캐너로 정밀하게 측정하고 수천 장의 사진을 카메라 위치 정보와 함께 보정하는 과정이 필요하다. 촬영 당시의 정밀한 카메라 위치와 방향 정보가 필수적으로 요구된다. 고가의 특수 장비나 복잡한 보정 과정이 필요한 이유다.
KAIST 연구진은 이러한 한계를 극복하고 단 2, 3장의 일반 사진만으로도 실험실이나 도심을 고정밀 3D 공간으로 복원해 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있는 기술을 개발했다. 몇 개의 일반 사진만으로도 3차원 장면과 카메라의 방향을 동시에 추정해 정확한 3D 모델을 구축하는 기술이다. 별도의 추가 학습이나 정밀한 보정 과정 없이도 실제 환경에서 신속하고 정밀한 복원이 가능해 효율성과 범용성이 매우 높다.
SHARE는 영상 속에서 사물의 형태(Shape)와 카메라의 시선 방향(Ray)을 동시에 추정하는 새로운 방식을 도입했다. 기존 방식이 카메라 위치를 미리 알아야 3D 구조를 계산할 수 있었다면 SHARE는 영상 자체에서 공간 정보를 스스로 찾아내어 카메라와 구조를 추론한다. 서로 다른 위치에서 촬영된 다중 영상을 하나의 공통된 공간으로 정렬하고 형상 왜곡 없이 안정적인 3D 복원을 실현하는 것이다.
윤 교수는 “SHARE 기술은 3D 복원의 진입 장벽을 획기적으로 낮춘 기술로 건설·미디어·게임 등 다양한 산업에서 스마트폰 카메라만으로도 고품질 콘텐츠 제작을 가능하게 할 것”이라며 “로봇과 자율주행 분야에서도 저비용 시뮬레이션 환경 구축 등 다양한 응용 가능성이 있다”고 말했다.
연구에는 나영주 KAIST 박사과정생, 김태연 KAIST 석사과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구성과는 9월 17일 국제 이미지 처리 학회(IEEE International Conference on Image Processing, ICIP 2025)에서 발표돼 ‘최고 학생논문상(Best Student Paper Award)’을 수상했다. 최고 학생논문상은 올해 학회에서 채택된 643편의 논문 중 단 한 편에게만 수여되는 영예(수상률 0.16%)다.
<참고자료>
-https://arxiv.org/abs/2505.22978
-https://www.linkedin.com/posts/ieeeicip_congratulations-to-the-icip-2025-best-activity-7374146976449335297-6hXz
전자 눈' 초소형 적외선 센서, 상온에서 3D프린터로 찍어낸다
국내 연구팀이 로봇과 자율주행차 등 전자기기의 '눈' 역할을 하는 초소형 적외선 센서를 3차원(3D) 프린팅으로 형태 제약 없이 제작하는 기술을 개발했다.
KAIST는 김지태 기계공학과 교수팀이 오승주 고려대 교수, 티안슈 자오 홍콩대 교수팀과 공동으로 상온에서 초소형 적외선 센서를 만드는 3D 프린팅 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 10월 16일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.
적외선 센서는 사람의 눈에는 보이지 않는 적외선 신호를 전기 신호로 변환한다. 자율주행차의 센서 라이다(LiDAR), 스마트폰의 안면 인식, 웨어러블 기기 등 다양한 장치에서 시각 정보를 인식하는 눈 역할을 한다.
적외선 센서의 소형화·경량화 및 다양한 형태(폼팩터) 구현의 중요성이 커지고 있다. 기존 반도체 공정 기반 제조 방식은 대량생산에 적합하지만 형태 변화에 유연하게 대응하기 어렵고 고온 공정이 필수적으로 포함돼 소재 선택이 제한된다.
연구팀은 금속, 반도체, 절연체를 각각 나노결정(NC) 형태의 액상 잉크로 만들어 같은 공간에서 층층이 쌓아 올리는 초정밀 3D 프린팅 공정을 개발했다. 은(Ag), 금(Au), 황화납(PbS), 산화아연(ZnO) 나노결정 등이 사용됐다. 나노입자 표면의 절연성 분자를 전기가 잘 통하는 분자로 바꾸는 '리간드 교환' 기법을 적용해 고온 열처리 없이도 전기적 성능을 높였다.
개발된 3D 프린팅 기술을 활용한 결과 사람 머리카락 굵기의 10분의 1 수준인 10마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m)의 초소형 적외선 센서 제작에 성공했다. 다양한 형태와 크기의 초소형 센서 구현이 가능해진 것이다.
김 교수는 "개발된 3D 프린팅 기술은 기존에 상상하기 어려웠던 혁신적인 폼팩터 제품 개발을 앞당길 것"이라며 "고온 공정에서 발생하는 막대한 에너지 소비를 줄여 생산 단가 절감과 친환경 제조 공정을 실현했다"고 설명했다. 이어 "적외선 센서 산업의 지속 가능한 발전에 기여할 것으로 기대한다"고 밝혔다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41467-025-64596-4
부드러운 고분자로 만든 '3D 트랜지스터'…뇌신경 모사에 한 걸음
이번주 국제학술지 '사이언스' 표지에는 말랑말랑한 고분자 재료인 하이드로겔에 전극이 연결된 모습이 담겼다. 현대 전자공학의 핵심 소자인 트랜지스터는 보통 유연성이 거의 없는 2차원 평면 형태다. 유연한 3차원 입체 형태인 생물학적 시스템과 통합하기 까다롭다.
장 쉬밍 중국 홍콩대 전자전기공학과 교수팀은 영국 케임브리지대와 공동 연구를 통해 하이드로겔로 신축성 있는 3차원 트랜지스터를 구현하는 데 성공하고 연구결과를 20일(현지시간) 사이언스에 공개했다.
수분 함량이 높고 생체 적합성이 높은 하이드로겔은 신축성이 있고 부드럽다. 다양한 분야에서 지지체로 활용된다. 하지만 하이드로겔은 전류의 흐름을 제어하는 반도체 성능이 거의 없어 최근 주목받는 바이오전자공학 분야에서 요구하는 신축성 반도체에 적용하는 데에는 한계가 있었다.
연구팀은 두께가 두꺼울수록 반도체 특성이 감소하는 하이드로겔을 마이크로미터(㎛, 100만분의 1m) 두께의 섬유 형태로 구현했다. 또 전체 하이드로겔 구조에서 구멍이 나 있는 특성인 다공성을 제어해 이온과 전자의 이동도를 최적화했다. 높은 전류 온오프비도 구현해 반도체 특성을 강화했다. 온오프비가 높으면 트랜지스터가 켜졌을 때와 꺼졌을 때의 상태가 명확히 구분돼 전력 효율이 증가한다.
연구팀은 "실제 뇌신경 연결을 모방한 트랜지스터 제작 가능성을 보인 것"이라며 "2차원 전자공학과 3차원 생체시스템 간의 격차를 해소해 바이오하이브리드 센서, 신경모방 컴퓨팅 등 바이오전자공학 시스템의 길을 열었다"고 밝혔다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1126/science.adx4514
과기원NOW] UNIST, 모래알 크기 광소자로 빛의 색·밝기 자유자재 제어
■ 울산과학기술원(UNIST)은 이종원 전기전자공학과 교수팀이 빛의 세기와 파장을 독립적으로 제어하는 '메타표면' 소자를 세계 최초로 개발했다고 16일 밝혔다. 메타표면은 나노 구조물을 표면에 배열해 빛의 광학적 성질을 조절하는 미세 인공 소자다. 연구팀이 개발한 메타표면은 입력된 빛 에너지를 두 배로 증폭해 파장이 절반인 새로운 빛으로 변환하는 '제2고조파 생성(SHG)' 현상을 제어한다.