표순재/박근 교수, Springer Most Cited Article Award 수상

우리학과 표순재, 박근 교수가 공동으로 집필한 "Mechanical materials for Sensor and Actuator Applications” 논문이 국제 저명 출판사인 Springer로부터 "Most Cited Article Award 2023 to 2024"를 수상하였다. 해당 논문은 Springer에서 출판되는 국제저명학술지인 International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology 2024년 11월호에 게재되었으며, 1년여의 기간동안 50회가 넘는 피인용을 기록하며 Most Cited Article Award를 수상하게 되었다.

우리 대학 기계시스템디자인공학과(기계설계자동화 프로그램) 박근 교수가 2025년도 '대한기계학회 학술상'을 수상하였다. 

대한기계학회는 1945년에 창립되어 올해 80주년을 맞은 전통있는 학회로 현재 2만여명의 회원이 소속된 국내 기계공학 분야 최대 규모의 학회이다. 대한기계학회 '학술상'은 수상자의 생애 연구업적과 대한기계학회 활동 실적, 대표 논문에 대한 질적 수준 평가 등을 종합적으로 고려하여 매년 1~2명의 수상자를 엄선하여 선정한다.

박근 교수는 유한요소해석 기반 최적설계 기술과 적층제조 응용 생산기술을 접목하여 기계적 메타물질 개발에 대한 창의적인 연구를 지속적으로 수행한 업적을 인정받아 수상자로 선정되었다. 특히 대표논문인 "Functional morphology change of TPMS structures for design and additive manufacturing of compact heat exchangers"는 TPMS 메타구조 설계 및 적층제조 기술을 개발하여 고집적 열교환기 성능 개선에 응용한 성과로, 2023년 8월 생산제조 분야 최상위 저널인 Additive Manfacturing에 출판되어 현재 Web of Science 기준으로 70회 인용되며 상위 0.8%의 피인용을 기록하고 있다.  

박근 교수는 2006년에 만 35에 이하 젊은 연구자에게 수여되는 '대학기계학회 백암논문상' 수상을 시작으로 2014년에 '효석학술상', 2021년에 '주봉학술상' 수상을 거쳐 금번에 최고 권위의 '학술상'을 수상함으로써 기계공학 분야에서의 탁월한 연구성과를 입증하였다. 시상식은 대한기계학회 창립 80주년을 맞아 개최된 '대한기계학회 2025년 학술대회(하이원 그랜드호텔)'에서 개최되었다. 

- 재료과학 권위지 ‘Advanced Functional Materials’ 표지논문(Front Cover) 선정 - 3D 프린팅으로 ‘음의 포아송 비’ 구현... 매립 환경에서도 고성능 유지

우리대학 기계시스템디자인공학과 표순재 교수 연구팀이 동과 박근 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 3D 프린팅 기술을 활용한 ‘오세틱 메타물질(Auxetic M etamaterial)’ 기반의 차세대 촉각 센싱 플랫폼을 개발했다. 이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF 18.5)’ 11월 25일 자(Vol. 35, Issue 47)의 표지논문(Front Cover)으로 선정되었다.

기존의 폼(foam)이나 다공성 구조를 활용한 촉각 센서들은 압축 시 측면으로 팽창하는 ‘양의 포아송 비(Positive Poisson’s Ratio)’ 거동을 보이는 것이 일반적이었다. 이러한 특성은 센서가 로봇의 외피 내부나 신발 깔창과 같이 단단한 프레임 속에 매립될 경우 치명적인 단점으로 작용한다. 공간이 제한된 환경에서 센서가 눌릴 때 발생하는 측면 팽창이 주변 구조물에 의해 구속(Confinement)되면서, 센서의 압축성이 제한되고 결과적으로 감지 성능이 급격히 저하되기 때문이다.

연구팀은 이러한 구조적·재료적 한계를 극복하기 위해 누를수록 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 수축하는 ‘음의 포아송 비(Negative Poisson’s Ratio)’ 특성을 가진 오세틱 메타물질을 센서의 핵심 소재로 도입했다. 표순재 교수팀은 단위 셀 내부에 구형 공극을 배치하여, 외부 압력 인가 시 구조 내부의 리가먼트(Ligament)들이 안쪽으로 좌굴되며 응축되는 3D 격자 구조를 설계했다. 이를 실제 소자로 구현하기 위해 박근 교수팀의 고정밀 DLP(Digital Light Processing) 3D 프린팅 기술이 적용되었으며, 미세하고 복잡한 3D 오세틱 구조체를 결함 없이 정교하게 적층 제조하는 데 성공했다.

연구팀은 개발된 오세틱 구조체를 기반으로 정전용량(Capacitive) 방식과 저항(Resistive) 방식의 두 가지 센싱 메커니즘을 모두 구현했다. 정전용량 센서는 압축 시 오세틱 구조의 내부 응축 현상으로 인해 전극 간격이 효과적으로 감소함과 동시에 구조체 내부의 유효 유전율이 증가하여 감도를 극대화했다. 또한, 탄소나노튜브가 코팅된 저항 센서는 압축 시 구조체 중심부로 전도성 네트워크가 밀집되는 현상을 이용하여 미세한 압력 변화에도 민감하게 반응하도록 설계되었다.

특히 이번 연구에서 가장 주목할 만한 점은 ‘매립형 환경’에서의 성능 검증 결과이다. 연구팀이 수행한 비교 실험에 따르면, 일반적인 입방 격자(BCC, SC) 구조 기반의 센서들은 매립 환경에서 측면 팽창이 억제되어 강성이 증가하고 감도가 떨어지는 현상이 뚜렷하게 나타났다. 반면, 오세틱 메타물질 기반 센서는 압축 시 구조가 안쪽으로 수축하는 거동을 보이기 때문에 주변 공간의 구속 여부와 관계없이 일관된 고성능을 유지함을 입증했다. 이는 로봇의 손가락이나 웨어러블 기기 내부 등 공간적 제약이 따르는 실제 응용 환경에서 해당 센서가 탁월한 성능을 발휘할 수 있음을 시사한다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구 및 기초연구실 사업, 한국기초과학지원연구원의 신진연구자인프라지원 사업의 지원을 받아 수행되었다. 연구진 구성으로는 서울과기대 강민규 석사과정생이 제1저자로 참여했으며, 최홍갑 석사과정생과 박근 교수가 공동저자로, 표순재 교수가 교신저자로 참여했다.

논문명: Additively Manufactured 3D Auxetic M etamaterials for Structurally Guided Capacitive and Resistive Tactile Sensing (doi.org/10.1002/adfm.202509704)

표순재 교수는 마이크로/나노 기술 분야에서의 학문적 업적과 학술 발전에 기여한 공로를 인정받아 마이크로나노시스템학회로부터 신진연구자상을 수상하였다. 본 수상은 2025년 11월 21일 전라남도 여수 디오션리조트에서 개최된 2025 마이크로나노시스템학회 추계학술대회에서 이루어졌다.

마이크로나노소자 연구실(https://sites.google.com/view/soonjaepyo/, 지도교수 표순재)의 강민규 석사과정 연구원이 기계적 메타물질을 활용한 촉각 센서의 작동 메커니즘을 처음으로 제시하고 향후 차세대 촉각 센서 개발을 위한 연구방향을 체계적으로 정리한 리뷰 논문을 발표하였다. 이 연구결과는 2025년 10월 25일자 Advances in Physics: X (IF: 10.8, JCR 상위 6.6%)에 게재되었다. (https://doi.org/10.1080/23746149.2025.2572830)

해당 논문의 제목은 “Auxetic Mechanical materials for Resistive Tactile Senors: A Review”로, 음의 포아송 비(Negative Poisson’s Ratio)를 갖는 Auxetic 구조의 기계적 메타물질(Auxetic Mechanical materials, AMMs)이 기존 촉각 센서의 한계를 극복할 수 있는 유망한 플랫폼임을 규명하였다. 본 논문은 Auxetic 구조의 기하학적 특성을 중심으로, 기계적 메타물질의 변형 메커니즘과 저항형 촉각 센서의 전기적 변환 원리, 대표적인 2차원 및 3차원 Auxetic 구조의 설계, 주요 제작 방법, 센서의 구조적 설계에 따른 감도 향상 메커니즘을 포괄적으로 정리하였다. 특히, Auxetic 구조의 내향 수축(inward contraction) 거동이 압축 하중 시 전도 네트워크를 효과적으로 밀집시켜 감도를 높이고, 제한된 공간에서도 안정적인 신호 특성을 유지하며, 센서 어레이 간 물리적 간섭(crosstalk)을 최소화한다는 점을 처음으로 통합적으로 제시하였다.

이번 논문은 소재의 본질적 특성에 의존하지 않고, 기하학적 설계를 통해 물리적 거동과 전기적 응답을 정밀 제어하는 메커니즘 중심의 접근법을 확립하였다. 본 논문을 토대로 향후 로보틱스, 인공 촉각 시스템, 웨어러블 전자소자, 스마트 섬유, 의료용 촉각 인터페이스 등 다양한 응용 분야로의 확장이 기대된다.

서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과 신뢰성기반 기계설계연구실(지도교수: 허남수)의 최주원 석사과정 학생이 지난 2025년 7월 23일~25일 동안 중국 내몽고에서 개최된 The 15th International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE 2025) 국제학술대회에서 Best Paper Award를 수상하였다. 

최주원 석사과정생은 “A Reduced Thickness-d Maximum Loads Predictions of Complex Cracks in Cylinders”라는 제목의 논문을 2024년 중국 하얼빈에서 개최된 동일 학회에서 구두 발표하였으며 1년간의 심사를 통해 Best Paper Award 논문으로 선정되어 금번 학술대회에서 시상식이 진행되었다. 해당 논문을 통해 원자력 배관계통에 형상이 매우 복잡한 결함이 발생했을 경우 기존 평가법 대비 매우 간단한 공학적 방법으로 안전성을 신속하게 판단할 수 있는 방법론을 새로이 제안하고 이를 실험 및 수치해석을 통해 검증하였으며, 연구결과의 독창성을 인정받아 본 상을 수상하게 되었다.  

QR2MSE 국제학술대회는 에너지, 국방, 반도체, 전자기기 등 모든 산업분야에서 기계시스템의 신뢰성, 수명예측을 위한 기술을 개발하고 공유하는 아시아 최대 규모의 국제학술대회로 기계시스템디자인공학과의 허남수 교수가 작년에 이어 올해에도 공동 조직위원장을 맡아 활동한 바 있다. 

기계설계로봇공학과 기계설계자동화프로그램 박근 교수가 국제 4D프린팅 협회(4D Printing Society)의 Board of Director로 선임되었다. 국제 4D프린팅 협회는 미국 조지아공대 및 카네기멜론대, 독일 아헨공대 및 프라운호퍼 연구소, 스위스 취리히공대, 영국 노팅엄대 등 세계적인 연구기관들이 Member로 참여하고 있다.

박근 교수는 최근 활발한 3D/4D프린팅 및 메타물질 관련 연구성과를 인정받아 협회 이사로 선임되었으며, 이에 따라 우리 대학도 국제 4D프린팅 협회의 Member 자격을 얻게 되었다.  

서울과학기술대학교 기계설계로봇공학과 이승제, 박근 교수 연구팀은 국제연합 UN 산하의 국제정보통신연합 ITU에서 2017년부터 시작해 세계적인 인공지능 석학 및 정부, 국제기구 관계자들과 인공지능의 현재 및 미래정책을 토의하는 2025 AI for Good Global Summit에 초청되어 7월 11일부터 15일까지 스위스 제네바 Palexpo Convention Center에서 최신 연구내용을 전시하였다.  

금년도 AI for Good Summit에서는 인공지능의 미래에 있어 Physical AI로 표현되는 로보틱스의 중요성이 강조되어 역대 Summit 중 최초로 하드웨어와 결합된 인공지능의 미래를 제시하는 Robotics for Good 세션이 추가되었다. 본 세션에는 Google, Microsoft, Honda, Lucid Motors, BYD, Ehang 등 대형 AI 및 자율주행 기업 이외에도 CERN(유럽입자가속기연구소), ETH Zurich, EPFL, KTH, TU Delft, Harvard와 같은 세계적 대학 연구실도 일부 초청되었으며, 서울과학기술대학교는 국내 대학으로는 유일하게 ITU 조직위원회로부터 본 행사에 초청되어 비행형 로보틱스 연구개발을 통한 미래 비전을 제시하였다. 현장 전시에는 기계설계로봇공학과 이승제 교수, 박건우 석사과정, 김의현 석사과정 및 본교 졸업생인 한국로봇융합연구원 박우용 주임연구원이 참여하여 약 500명의 국제기관, 각국 정부 관계자, AI 기업관계자 및 일반 대중들에게 해당 기술을 소개하고 미래 협력방안에 대해 토의하였다. 

전시기간 동안 이승제, 박근 교수 연구팀은 인간과 상호작용이 가능한 미래 화물운송 및 사물조작용 무인항공기 체계인 Palletrone 비행시스템과, 기존 3D프린팅의 한계를 뛰어넘는 새로운 소재인 4D 프린팅 Bistable 메타구조물의 연구성과들을 전시하였다. 전시기간 동안 국제 기간통신사인 AP 통신의 인터뷰 또한 진행되었다.

 본 성과는 우리 과에서 수행중인 BK21 사업(사업명: 인간중심 지능형 로봇시스템 교육연구단) 및 한국연구재단 글로벌 기초연구실(사업명: 멀티스케일 메타구조물 기반 기능성 요소기술 연구실)의 지원으로 수행된 사업성과를 발표한 것이다.

 (출처: https://aiforgood.itu.int/speaker/palletrone-a-next-generation-fully-actuated-multirotor-platform/) 

(출처: https://www.youtube.com/watch?v=_2hh23HV8Ls&t=195s) 

국내 연구진이 인공지능(AI)과 3D프린팅 기술의 연계를 통해 일체화된 유연 메커니즘을 자동으로 설계할 수 있는 설계기법을 개발했다.

서울과학기술대학교는 기계시스템디자인공학과 박근 교수와 인공지능응용학과 김연응 교수 연구팀이 인공지능(심층 강화학습)을 적용해 디지털 셀 기반 유연 메커니즘을 구현할 수 있는 최적 설계기법을 개발하고, 3D프린팅을 통해 실험적으로 검증했다고 14일 밝혔다.

유연 메커니즘(Compliant mechanism)은 여러 기구요소를 조립해 동작을 구현하는 기존의 메커니즘과 달리 재료의 탄성 변형을 이용해 운동이나 힘을 전달하는 메커니즘으로, 원하는 메커니즘을 효율적으로 구현하기 위해 설계자의 경험과 시행착오가 요구된다.

연구팀은 기존의 연속적 영역에서의 설계를 디지털화된 셀 구조물(Digitized cell structure) 영역에서의 셀 구조 최적화 문제로 변환했다. 이를 위해 12개의 셀 구조물의 거동을 유한요소 해석을 통해 분석하고, 설계 영역을 디지털화해 최적화된 셀 배열을 찾기 위해 심층 강화학습을 적용했다.

특히, 딥 Q-러닝에 기반한 듀얼링 네트워크 구조를 도입해 셀 배치 상태에 대한 가치와 행동 이점을 분리해 학습함으로써 설계 안정성과 수렴 속도를 동시에 향상시켰다. 또한, 설계 결과의 구조적 일관성을 확보하기 위해 힌지 연결성(disconnected hinge)을 페널티 항으로 반영한 보상 함수를 제안함으로써, 기능성과 구조 안전성을 모두 만족하는 최적 설계 구조를 구현할 수 있었다.

연구팀은 개발된 최적설계 기법을 적용해 Soft gripper 메커니즘을 최적화하고 3D프린팅으로 제작해 건전지, 초소형 나사, 계란 등 다양한 크기의 제품을 파지할 수 있음을 실험적으로 검증했다. 또한 단일 구조의 Door-latch 메커니즘을 구현해 문 손잡이의 회전운동을 직선운동으로 변환해 확장성을 제고했다.

김연응 교수는 “이번 연구의 핵심은 복잡한 구조 설계 문제를 마르코프 결정 과정(MDP)으로 변환해, 설계 공간 내 셀 단위의 조합 최적화를 심층 강화학습을 통해 수행한 것”이라며, “기존의 위상 최적화 기법은 연속적 설계 공간에서 계산량이 매우 크고 초기 조건에 민감한 반면, 우리는 설계 영역을 디지털 셀로 분할하고 각 셀의 배치를 순차적 의사결정 문제로 재정의함으로써 강화학습 기반 최적설계가 가능해졌다”고 설명했다.

논문에 제 1저자로 참여한 서울과기대 기계설계로봇공학과 최예준 연구원(석사과정)은 “메타물질/3D프린팅 전문가이신 박근 교수님과 인공지능 전문가이신 김연응 교수님의 공동지도를 받아 세상에 없는 설계방법을 구현하게 되어 큰 보람을 느낀다”며 “서로 다른 전공 분야 간의 융합이라는 도전적인 연구 과정에서 많은 어려움이 있었지만, 그만큼 깊이 있는 학문적 성장을 이룰 수 있었고, 이를 바탕으로 선도적인 연구 성과를 도출하게 되어 매우 뜻깊게 생각한다”고 소감을 밝혔다.

한편 이번 논문은 ‘Deep reinforcement learning for optimal design of compliant mechanisms based on digitized cell structures’라는 제목으로 인공지능 응용분야 전문학술지인 Engineering Applications of Artificial Intelligence(JCR 2.9%) 2025년 7월호에 게재됐다.

서울과학기술대학교, 첨단 로봇 분야 석·박사 전문인력 양성 본격화
- 지능형 로봇 분야 BK21 사업단-첨단로봇산업 전문인력양성사업단 협력 체결
- 5개 Co-Working Space 운영을 통한 사업단·연구실 간 ‘벽 허물기’ 실현

□ 서울과학기술대학교(총장 김동환, 이하 서울과기대)에서 운영하는 2개의 첨단 로봇 분야 전문인력양성사업단(첨단로봇산업 전문인력양성사업단, 인간중심 로봇시스템 교육연구단)이 2025년 6월 10일 ‘로봇 분야 인력양성사업 연합 워크숍’을 개최하고, 상호 업무협약을 체결하며 긴밀한 협력을 위한 첫발을 내디뎠다. 

□ 첨단로봇산업 전문인력양성사업단은 산업통상자원부가 지원하고 한국로봇산업진흥원이 주관하는 사업으로 2024년 3월 선정되어 5년간 지원을 받는다. 본 사업단은 4차 산업혁명 시대의 혁신 신기술을 이해하고, 로봇과 타 산업 간 융합이 가능한 실무형 전문인력을 양성하는 데 중점을 두고 있다.

□ 인간중심 로봇시스템 교육연구단은 교육부가 지원하는 4단계 BK21 사업의 ‘지능형 로봇’ 분야 교육연구단으로, 2025년 3월 선정되어 3년간 지원을 받는다. 디지털 설계 및 제조 기술이 융합된 인간중심 지능형 로봇시스템 분야의 전문인력을 양성하는 것이 주요 목표다.

□ 첨단로봇산업 전문인력양성사업단 김정엽 교수는 “우리 사업단은 산업체 수요를 반영한 교육과정 구성과 산학 연계 학위논문 등 로봇 관련 전문기업과 연계하여 석·박사급 전문 인력을 양성해 오고 있다”며, “향후 BK21 사업이 추구하는 학문적 수월성과 국제교류 활성화를 통해 양 사업단 간 시너지를 얻을 수 있을 것”이라고 소감을 밝혔다.

□ BK21 교육연구단장 박근 교수는 “두 사업 모두 본교 일반대학원 기계설계로봇공학과를 중심으로 수행되고 있다”며, “이번 업무협약을 통해 사업단 간 자원을 공유하고 긴밀한 협력관계를 유지함으로써 학과 구성원 모두가 Win-Win 할 수 있는 교육·연구 환경을 만들어 나가겠다”라고 포부를 밝혔다.

□ 연합 워크숍은 양 사업단 관계자와 참여 대학원생들을 대상으로 개최되었으며, 미국 University of Missouri-Kansas City 신희섭 교수의 특강을 시작으로 양 사업단 소개, 사업단 간 업무협약(MOU) 체결식 등이 이어졌다.

□ 아울러, 양 사업단은 공동연구 활성화를 위해 Robot Space, Drone Space, Printing Space, Digital Space, Idea Space 등 총 5곳의 Co-Working Space를 개설하고 현판식을 진행하였다. 해당 공간들은 참여교수들이 특화된 연구 공간을 사업단 전 구성원에게 개방하여 장비와 인력을 공유하는 방식으로 운영될 계획이다.

서울과학기술대학교, 첨단 로봇 분야 석·박사 전문인력 양성 본격화 | 중앙일보 

이승제 교수는 2025년 5월 29일 Springer Nature 출판사로부터 "Editorial Contribution Award 2025"를 수상하였다. 해당 수상은 제어분야 국제학술지인 International Journal of Control, Automation, and Systems (IJCAS)의 Associate Editor로써 활발히 활동한 공적을 인정받아 수여되었으며, 2025년 1월에 저널 측으로부터 "Best Associate Editor Award 2024" 또한 수상한 바 있다.  

서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과 신뢰성기반 기계설계연구실(지도교수: 허남수)의 석사과정 김희진 학생이 지난 4월 9일~11일 동안 경주 코오롱 호텔에서 개최된 대한기계학회 춘계학술대회(신뢰성부문)에서 우수논문상을 수상하였다.

김희진 석사과정생은 한국원자력연구원과 공동으로 “다양한 탄소성 보정 방법론에 따른 환경피로 수명 예측”라는 제목의 논문을 발표하였다. 이 연구를 통해 기존 탄소성 보정 방법론의 보수성을 규명하고 탄소성 보정 방법론에 따른 환경피로 영향에 대해 분석하였으며 이 공로를 인정받아 금번 수상자로 결정되었다.

한편 대한기계학회(회장 배중면)는 1945년에 창립되어 국내 기계공학분야의 학문과 기술발전을 이끌어 왔으며 현재 약 2만여명의 회원이 소속된 국내 기계공학 분야 최고 권위의 학회로 인정받고 있다.