차세대통신 혁신융합대학사업에 참여하는 각 대학 학부 학생들이 지난 8월 한국전자파학회 하계종합학술대회에서 학부생 우수논문상을 수상하며 뛰어난 연구 역량을 입증했다. 국내 정보통신기술 분야를 선도하는 한국전자파학회에서 학부생들이 이러한 성과를 거둔 것은 매우 의미가 크다. 차세대통신 혁신융합대학의 체계적인 교육 시스템과 학생들의 뜨거운 열정이 시너지를 이룬 결과라 할 수 있다.

수상 논문은 물류 자동화 로봇, 레이다 활용 등 다양한 분야를 망라하며, 이는 차세대통신 혁신융합대학 학생들이 폭넓은 연구 분야에서 깊이 있는 연구를 수행하고 있음을 보여준다. 각 수상팀 리더들과 인터뷰를 진행해 학술대회에 참가한 과정과 수상 소감을 들어봤다.

UWB만을 이용한 물류 자동화 로봇

- 김재현, 박현수, 유진, 김태훈, 장병준 (국민대학교)

Q. 어떤 계기로 논문 경진대회에 참가하게 됐나요?

공학 설계 수업에서 저희 팀의 설계 주제를 보신 교수님께서 논문 경진대회에 참가해보면 어떻겠냐고 말씀해주셨어요. 좋은 경험이 될 것 같아 교수님의 권유에 따라 참여하게 되었습니다.

Q. 우수논문상을 받은 논문에 대해 소개 부탁드립니다.

초광대역(UWB) 기술은 높은 주파수에서 전파를 통해 작동하는 단거리 무선 통신 기술입니다. UWB는 실내에서 와이파이나 블루투스와 같은 다른 통신 방식보다 측위 정확도가 높습니다. 이에 주목해 실내 물류 로봇이 UWB로 자율주행을 구현할 수 있는 방안을 제안했습니다. 물품의 색에 미리 목적지 좌표를 할당해 두면, 로봇이 RGB 센서로 물품의 색을 인식해 최단 경로 탐색 알고리즘으로 현재 좌표에서 목적지 좌표까지 경로를 탐색합니다. 그리고 UWB를 이용해 실시간으로 현재 좌표를 추적하면서 장애물을 회피해 이동할 수 있습니다. 라이다와 카메라 없이 UWB만으로 자율주행이 가능하기 때문에 로봇의 부피나 비용의 측면에서 장점이 있습니다.

Q. 논문의 어떤 점이 좋게 평가받은 것 같나요?

최근 e커머스 시장에서 주목하고 있는 물류 창고 자동화에 관한 주제를 선택했다는 점, 물류 창고라는 실내 환경에서 정확한 측위에 장점을 가진 UWB를 사용했고, 다른 센서 없이 UWB만으로도 자율주행이 가능하다는 것을 보여주었다는 점에서 높은 점수를 받은 것 같습니다. 이번 논문에서는 사람이나 이동하는 장애물에 대한 회피 기능은 없는데요, 만약 논문을 더 발전시킬 수 있는 기회가 있다면 스마트폰에 있는 UWB간 거리 측정 기술을 사용해 일정 거리 안에 다른 UWB가 인식되면 회피해서 이동할 수 있게 만드는 기능과 물품을 자동으로 분류해주는 기능 등을 추가하고 싶습니다.

Q. 팀원들과 논문을 준비하는 것은 어땠나요?

각기 다른 학과에서 다른 전공을 가진 사람들이 한 팀으로 모인 것이 시너지로 작용했다고 생각합니다. 각자 특화된 분야가 달라 그에 맞춰 역할을 나눴고, 결과적으로 연구가 수월하게 진행된 것 같습니다. 제가 전체적인 메인 코드를 짜고, 각각 하드웨어 조립 및 연결, 서브 코드 작성, 물품 조달 등을 담당했습니다. 팀원들과 회의를 통해 문제점과 개선 방향을 이야기하면서 완성도를 높일 수 있었습니다.

Q. 학술대회 및 차세대통신사업단 프로그램 참여 소감

보통 전공 수업에서는 이론만 배우고 넘어가는데, 이때 배웠던 이론을 논문을 준비하면서 실제로 적용해 볼 수 있었던 점이 좋았습니다. 하나의 주제를 오랜 기간 연구해보는 경험도 특별했습니다. 또 어떤 문제가 발생했을 때 그 문제를 해결하는 능력, 다양한 관점에서 문제를 해결하는 방법 등을 배울 수 있었습니다. 이런 경험들이 앞으로 제 커리어를 쌓는 데 큰 도움이 될 것 같습니다.

이번 학부생 논문 경진대회에 참여할 수 있었던 것은 차세대통신사업단의 지원 덕분이기도 합니다. 차세대통신사업단 프로그램을 통해 여러 학교와 교류할 수 있는 기회를 가질 수 있다는 점이 가장 매력적인 것 같습니다. 다양한 역량을 가진 타 학교 학생들과 협력하고, 또 경쟁하면서 다각적인 문제 해결 능력과 폭넓은 안목을 갖춰 나가고 있습니다.

FMCW 레이다를 활용한 도로 노면 상태 분석

- 한동희, 이동근, 전서진, 변지환, 이문규 (서울시립대학교)

Q. 어떤 계기로 논문 경진대회에 참가하게 됐나요?

3학년 2학기 때 초고주파공학 과목을 들으면서 RF회로설계와 안테나, 무선 통신에 관심이 생겼습니다. 이후 학부연구생으로 이문규 교수님 연구실에서 레이다 시스템에 대해 배우고, 다양한 시뮬레이션 툴을 이용해 레이다를 직접 제작해 볼 수 있었습니다. 이후 실습과목인 통신종합설계 수업을 들으면서 ‘FMCW 레이다를 이용한 사회문제 해결’을 주제로 연구 프로젝트를 진행하게 되었습니다. 프로젝트 결과가 좋아, 교수님의 추천으로 대회에 참가했습니다.

Q. 우수논문상을 받은 논문에 대해 소개 부탁드립니다.

일반적으로 레이다는 거리 측정이나 속도 측정에 활용됩니다. 그런데 이를 이용해서 사회문제를 해결할 방법을 찾기에는 구현이 너무 어렵거나, 선배들이 이미 했던 프로젝트와 비슷했습니다. 그래서 다른 용도로 레이다를 활용할 방법을 고민하다가, 겨울방학 때 미끄러운 길을 걷다가 넘어져 다칠 뻔한 기억이 떠올랐습니다. 이를 토대로 블랙아이스 탐지와 노면 상태 탐지기를 제작해 어르신들의 낙상 사고를 방지할 방법을 고안했습니다. 이때 사용된 FMCW 레이다는 변조된 주파수를 연속적으로 송신해 물체까지의 거리를 감지하고 측정하는 레이다입니다.

Q. 논문의 어떤 점이 좋게 평가받은 것 같나요?

기존의 노면 상태 탐지기는 대부분 적외선 센서나 라이다를 사용하고 있는데, 적외선 센서는 얼음이 형성되고 긴 시간이 지나 열평형 상태가 일어나면 노면 상태를 탐지할 수 없고, 라이다는 비싸다는 단점이 있습니다. 그런데 FMCW 레이다를 사용하면 노면 상태에 따라 레이다 반사 면적(RCS)이 달라지고, 수신 파형이 변합니다. 그래서 정확도가 높고, 비교적 저렴한 가격으로 제품을 제작할 수 있다는 점이 장점이라고 생각합니다. 또한 신호처리 과정에서도 기존의 방식과 달리 기계학습을 통해 노면 상태를 탐지하는 알고리즘을 적용해 쉬운 코드를 구현하고, 다양한 환경에서 적용 가능하도록 제작한 점도 좋은 평가를 받은 것 같습니다. 사실 논문 경진대회 이전에 교내 공모전에 먼저 참가했었는데, 제작과정이나 다른 제품과의 차이점, 기대효과에 대한 내용이 부족해 2차 심사를 통과하지 못했습니다. 경진대회를 준비하면서 이런 점들을 보완했기 때문에 우수상을 수상할 수 있었던 것 같습니다.

Q. 팀원들과 논문을 준비하는 것은 어땠나요?

협업의 중요성에 대해 많이 배웠습니다. 프로젝트를 완성하기 위해 레이다 제작부터 신호 처리 알고리즘 개발, 노면 상태를 측정하는 소프트웨어 제작, 제품 구매와 발주, 보고서 작성 및 논문 작성을 위한 소자별 데이터 측정과 정리 등 해야 할 일이 정말 많았습니다. 하지만 시간은 한정돼 있었기 때문에, 팀원들과의 협력이 중요했습니다. 매주 학교 도서관에서 회의하며 업무를 분담하고, 각자 진행상황을 공유하며 협업한 덕에 좋은 결과를 낼 수 있었던 것 같습니다.

Q. 학술대회 및 차세대통신사업단 프로그램 참여 소감

주제 선정부터 제작, 논문 작성까지 저희가 주도적으로 진행하는 자율성 높은 프로젝트를 해보면서 많은 것을 배웠고, 수상 이력도 얻게 되어 감사한 마음입니다. 저는 이번 학술대회 뿐만 아니라, 차세대통신사업단의 다양한 프로그램에 참여하고 있습니다. ‘차세대통신 혁신융합대학 한국통신학회 특별세션: USRP를 이용한 5G 통신 환경 시뮬레이터 개발’ 프로젝트를 진행하면서 하계 통신학회에 학부 논문을 제출했고, 지금은 Anritsu “5G 차세대통신 성능 평가” 멘토링 및 현장실습에 참여해 실제 기업에서 사용하는 측정 장비를 사용해보고, 기업과 연계해 추계 통신학회에 제출할 논문도 준비하고 있습니다. 이렇게 다양한 프로젝트를 통해 논문을 작성하면서 무선통신과 초고주파 분야에 대한 전문성을 높이고, 협업 능력을 기르고 있습니다.

근거리 초광대역 레이다를 활용한 콘크리트 내부 고해상도 SAR 영상 형성

- 유용선, 권민종, 이우경 (한국항공대학교)

Q. 어떤 계기로 논문 경진대회에 참가하게 됐나요?

학부 4학년 과목인 종합설계 수업을 수강하며 연구 프로젝트를 진행하고 있었는데, 지도 교수님께서 한국전자파학회 하계종합학술대회 학부생 논문 경진대회를 소개해주셨습니다. 연구 결과를 발표할 좋은 기회라고 생각이 들어 참가하게 되었습니다.

Q. 우수논문상을 받은 논문에 대해 소개 부탁드립니다.

최근 콘크리트 구조물의 붕괴와 안전 사고들이 많아지면서 내부 구조를 파악하고 진단하는 기술에 대한 필요성이 커졌습니다. 기존 지표투과레이다(GPR)를 사용하면, 해상도가 떨어지는 단점이 있었습니다. 저희는 합성개구레이다(SAR) 기술을 활용해 콘크리트 내부 고해상도 영상을 만들 수 있는 방법을 고안했습니다. 이 방법을 통해 콘크리트 내부 철근의 배근 여부 및 위치를 정확하게 파악할 수 있다는 점을 보였습니다.

Q. 논문의 어떤 점이 좋게 평가받은 것 같나요?

알고리즘 적용 시 서로 다른 매질을 투과할 때 발생하는 전파의 굴절 경로를 고려하고, 콘크리트 내부 투과 시 발생하는 신호 감쇄 및 클러터(레이더에서 지면으로부터 발생되는 불필요한 반사파에 의한 에코)의 영향을 제거해 콘크리트 내부의 고해상도 영상이 가능하다는 것을 보인 점이 높게 평가 받았다고 생각합니다. 또 실제 활용이 가능하다는 점도 좋은 평가를 받은 것 같습니다. 만약 연구를 더 발전시킬 수 있다면, 실시간으로 영상 형성이 가능한 알고리즘을 구현하고, 더 나은 해상도를 확보하기 위해 안테나를 변경하는 등의 보완이 이뤄지면 좋을 것 같습니다.

Q. 팀원들과 논문을 준비하는 것은 어땠나요?

저희는 알고리즘 구현, 알고리즘 검증, 실험, 실험 데이터 획득, 논문 작성 등 다양한 역할을 서로 나눠 진행는데, 각자 맡은 분야를 잘 해줘서 결과적으로 협력이 잘 이뤄진 것 같습니다. 협력에서 가장 중요한 부분은 ‘서로 얼마나 잘 맞는가’라고 생각하는데, 서로 배려하면서 잘 맞춰간 덕분에 논문을 준비하면서도 큰 어려움이 없었고, 좋은 결과를 얻을 수 있었던 것 같습니다.

Q. 학술대회 및 차세대통신사업단 프로그램 참여 소감

논문을 준비하면서 학부 과정에서 다루는 기본 이론만으로는 실제 문제를 해결하기에 충분하지 않다는 것을 느꼈습니다. 학부 4학년 수업에서 기초적인 레이다 원리와 이론을 배웠지만, 이번 논문에서는 SAR 신호 처리에 추가적인 레이다 신호 처리 기법을 적용해야 해서, 학부 수업에서는 경험하지 못한 복잡한 신호 처리 알고리즘과 실험 환경 설정 등을 직접 다뤄야 했습니다. 처음에는 헤맸지만, 차근차근 관련 연구를 공부하고 방향을 찾아가며 저뿐만 아니라 팀원 모두가 한 단계씩 성장하는 것을 느낄 수 있었습니다.

어려운 과정이었지만 원하는 결과를 얻었기에 그만큼 성취감이 큽니다. 또 논문 경진대회에서 다양한 연구 주제와 접근 방식을 접하면서 제 연구가 가지는 의미와 가능성을 더 깊이 생각하게 되었고, 향후 진로를 구체화하는 데에도 큰 도움이 되었습니다. 차세대통신사업단 프로그램도 앞으로 레이다 관련 학업과 커리어를 쌓고 싶은 저에게 큰 도움이 되고 있습니다. 레이다 시스템과 차세대 통신 기술에 대한 심도 있는 학습과 실습 프로그램을 통해 이론과 실무를 모두 갖춘 전문가로 성장할 수 있는 기반을 쌓아 나가고 있습니다.

저궤도 위성용 Ka-band 메쉬 안테나 반사판의 열 해석 및 성능 검증

- 김연재, 김성민, 김준기, 조규헌, 이재욱 (한국항공대학교)

Q. 어떤 계기로 논문 경진대회에 참가하게 됐나요?

한국항공대학교라는 특성 상, 위성과 위성 안테나를 연구하는 교수님들이 많이 계십니다. 그 영향으로 저도 위성 안테나에 관심을 갖게 되었는데, 학부 4학년 과목인 종합설계 과목을 통해 팀원들과 1년간 관련 프로젝트를 진행했습니다. 연구 결과를 졸업 논문으로 작성하는 과정에서, 지도교수님께서 학회에 논문으로 제출해보자는 제안을 주셔서 참가하게 되었습니다.

Q. 우수논문상을 받은 논문에 대해 소개 부탁드립니다.

메쉬 안테나는 가볍고 유연한 특성으로 인해 우주 환경에서 점점 사용이 증가하고 있습니다. 다만 얇은 금속 그물망으로 이뤄져 있어, 저궤도 위성 운용시 열 변형에 취약할 가능성이 있다고 판단해 연구를 시작했습니다. 메쉬 반사판에 우주 환경과 같이 열을 가한 뒤, 변형된 정도와 그에 따른 성능 변화를 관찰한 것이 논문의 핵심입니다.

Q. 논문의 어떤 점이 좋게 평가받은 것 같나요?

추측이지만, 우선 주제 자체가 좋게 평가 받은 것 같습니다. 최근 위성 안테나로 주목받고 있는 메쉬 안테나를 다룬데다, 메쉬 안테나의 열 변형과 관련된 선행 연구가 많지 않아 심사위원들이 흥미롭게 봐주신 것 같습니다. 또 다양한 시뮬레이션 툴을 사용한 점이나, 결론이 예상 결과와 부합했던 점도 좋은 평가를 받은 요소였다고 생각합니다.

Q. 팀원들과 논문을 준비하는 것은 어땠나요?

저희 팀은 각자 역할을 엄격히 나누기보다는, 모든 내용을 함께 공유하고 의견을 나누며 연구를 진행했습니다. 그래서 논문을 작성할 때도 서로를 보완하며 편하고 빠르게 진행할 수 있었던 것 같습니다. 또 학부 과정에서 다루기 어려운 주제였음에도 불구하고, 팀원들이 열정적으로 협력하고 노력한 덕에 함께 성장하면서 연구를 성공적으로 마무리할 수 있었습니다. 그래서 서로에게 고마움을 느끼고 있습니다. 팀원들이 없었다면 이렇게 좋은 결과를 얻지 못했을 것이라 생각합니다.

Q. 학술대회 및 차세대통신사업단 프로그램 참여 소감

좋은 지도 교수님을 만나 관련 분야를 깊이 연구할 수 있는 좋은 기회였다고 생각합니다. 주제 선정부터 논문 작성까지 자율적으로 팀원들과 진행하다 보니, 팀워크와 연구 능력을 쌓을 수 있었습니다. 그 덕분에 일반 전공과목을 듣는 것보다 실제 현장과 가까운 경험을 할 수 있었던 것 같고, 연구 분야에 더 애착을 갖게 됐습니다. 무엇보다 가장 소중한 점은 1년간 동고동락한 팀원들과 유종의 미를 거두며 좋은 친구들을 얻게 됐다는 것입니다.

저는 대학원에 진학할 예정이라, 논문 작성과 경진대회 준비 과정이 대학원을 준비하는 데 도움이 많이 됐습니다. 이 논문과 연구 경험을 바탕으로 이미 취업에 성공한 팀원도 있습니다. 전공 지식과 학점도 중요하지만, 연구를 진행하고 성과를 얻은 경험이 취업에서 중요하게 작용했다고 생각합니다. 차세대통신사업단 프로그램의 경우, 위성 관련 트랙에서 큰 도움을 받았습니다. 위성 분야를 연구하는 데 기초가 되는 내용을 배울 수 있었고, 관련 학회도 지원 해주어서 관련 분야에 대한 접근성을 높일 수 있었습니다. 앞으로 우주항공 분야에 더 많은 학생들이 관심을 갖고 참여할 수 있는 계기가 됐으면 좋겠습니다.