GPU 기반 병렬 충돌 감지 알고리즘 효율성 향상 기술 개발

반도체 공정 폐수에는 질소, 인, 불소 등 유해 물질이 고농도로 포함되어 기존 처리 방식들은 경제성이나 효율성 측면에서 한계가 있었습니다. 본 기술은 바덴포 공정과 그래핀 산화물 기반 세라믹 나노 멤브레인 여과를 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 그래핀 산화물 코팅 나노 멤브레인은 미세 기공과 강한 음전하로 암모늄, 불소 이온 등 1가 이온성 물질을 효과적으로 제거합니다. 이를 통해 별도의 약품이나 탄소원 주입 없이 경제적이면서도 효율적인 질소 및 불소 제거가 가능하며, 폐수 처리 시스템의 성능과 비용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

기존 암리논 합성법은 복잡한 다단계 공정, 고온 반응 조건, 위험한 수소 가스 사용 등으로 인해 심각한 합병증을 유발할 수 있는 한계가 있었습니다. 본 기술은 위치선택적 스즈키 커플링 반응을 활용하여 암리논 유도체를 안전하고 효율적으로 제조하는 방법을 제안합니다. 화학식 1 화합물과 피리디닐 보론산의 스즈키 커플링 반응 후, 중간 생성물을 화학식 2 화합물과 반응시키는 방식으로, 종래 대비 축소된 합성 단계와 온화한 산처리 조건으로 탈보호기 반응을 수행합니다. 이를 통해 위험한 수소 가스 없이 고수율(60% 이상)로 암리논 유도체를 얻을 수 있으며, 급성 심부전 치료제 개발 및 생산의 안전성과 효율성을 크게 향상할 수 있습니다.

유방암은 조기 진단이 환자 생존율에 결정적인 영향을 미치지만, 기존 진단법은 초기 병변 검출에 한계가 있었습니다. 본 기술은 혈액 내 알파-1 산성 당단백질(AGP)의 N-당화 변화가 초기 유방암의 핵심 바이오마커임을 규명하였습니다. 렉틴을 활용하여 AGP의 푸코실화, 만노실화, 시알릴화 등 N-당화 수준을 정밀하게 검출하며, 특히 유방암 1기 환자의 혈청에서 이 당화 수준이 현저히 감소함을 확인했습니다. 이를 통해 양성 유방종이나 다른 병기의 유방암과 명확히 구별하여 초기 유방암을 높은 민감도와 특이도로 진단할 수 있습니다. 이 기술은 유방암 조기 진단의 정확도를 획기적으로 높여, 환자의 치료 성공률 향상과 사망률 감소에 크게 기여할 것입니다. 진단 키트 및 정보 제공 방법으로 개발되어 상용화가 기대됩니다.

주사 투여로 인한 환자 고통과 인슐린의 낮은 점막 투과 문제는 당뇨 치료의 큰 과제였습니다. 본 기술은 변이체 TCTP-PTD를 인슐린과 혼합하여 비침습적 점막 전달을 가능하게 합니다. 특정 TCTP-PTD 펩타이드 서열(서열번호 3, 8, 13)이 인슐린의 점막 투과율을 크게 높이며, 이는 비강 투여 시에도 피하주사와 유사한 혈당 강하 효과를 보였습니다. 점막 손상 없이 안전하게 인슐린 생체이용률을 향상시켜 환자의 치료 편의성과 삶의 질을 높일 수 있습니다.

기존 하나의 웨어러블 기기가 가진 운동 자세 교정의 한계를 극복하기 위해, 복수의 웨어러블 기기를 신체 여러 부위에 부착하여 움직임 정보를 통합적으로 수집하는 기술입니다. BLE 통신을 통해 실시간으로 가속도와 각도 데이터를 수신하고, 이를 사전에 저장된 올바른 자세 정보와 비교 분석하여 사용자의 운동 자세를 정밀하게 판단합니다. 이 시스템은 줄넘기, 스쿼트, 런지 등 다양한 운동에 대한 정확한 자세 교정 피드백을 제공하여, 운동 효과를 극대화하고 부상 위험을 줄이는 데 기여합니다. 또한 다중 사용자의 동시 모니터링도 가능하여 스마트 피트니스 경험을 향상시킵니다.

기존 리튬 이차전지의 흑연 음극재는 용량 한계와 실리콘 음극재의 큰 충방전 부피 변화 문제를 가지고 있습니다. 본 기술은 실리카 함유 콜로이드에 산화그래핀을 첨가하여 분말화한 뒤, 마그네시오써믹 반응으로 실리카를 실리콘으로, 산화그래핀을 그래핀으로 동시에 환원시켜 실리콘-그래핀 복합 나노물질을 제조합니다. 이 방법은 자연에 풍부한 실리카를 원료로 사용하여 경제적이며, 제조된 나노물질은 부피 변화를 최소화하고 높은 전기 전도도, 용량, 안정성을 갖는 전극을 형성할 수 있습니다. 리튬 이온 전지 및 다양한 차세대 전지의 고성능 음극재로 활용되어 배터리 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

3D 오브젝트 간의 복잡한 충돌 판단은 많은 계산량을 필요로 합니다. 본 기술은 이러한 문제 해결을 위해 복수의 구들이 겹치는 교집합 영역을 기반으로 바운딩 볼륨을 생성합니다. 3D 오브젝트의 꼭지점을 포함하는 회전 타원체나 주성분 분석(PCA)을 활용하여 최적화된 바운딩 볼륨을 정의하며, 구들의 위치와 반지름을 정교하게 조절하여 오브젝트에 밀착하도록 구현합니다. 이를 통해 바운딩 볼륨과 광선 또는 다른 바운딩 볼륨 간의 충돌 여부를 빠르고 정확하게 판단하여 3D 영상 처리의 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

다관절 로봇은 여러 링크를 움직이며 다양한 작업을 수행하지만, 이 과정에서 링크 간 충돌 위험이 항상 존재합니다. 본 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 로봇 동작 중 복수의 링크 간 거리를 실시간으로 계산하고, 그 최소값이 임계값 이하일 경우 동작을 지능적으로 최적화합니다. 황금 분할 탐색법, CA 탐색법, 하이브리드 탐색법 등 정밀한 최소값 탐색 기법을 활용하여 충돌 위험 시 로봇의 움직임을 재조정합니다. 이를 통해 로봇의 안전성을 극대화하고, 작업 효율성을 향상시키며, 로봇 수명 연장 및 유지보수 비용 절감에 기여할 수 있습니다.

다수의 객체가 존재하는 복잡한 가상 환경에서 빠르고 정확한 충돌 감지는 핵심 과제입니다. 기존 SaP 및 공간 분할 방식은 특정 조건에서 효율 저하 문제가 있었습니다. 본 기술은 GPU 기반 병렬 SaP 알고리즘과 공간 분할 기법을 결합하여 이 문제를 해결합니다. 충돌확인 대상물을 일정한 간격으로 투사하고 기수 정렬로 리스트를 생성하며, PCA를 이용한 최적의 스윕 방향 설정과 GPU 스레드 할당 최적화를 통해 병렬로 충돌 쌍을 효율적으로 검출합니다. 또한, 작업영역 및 셀 분할을 적용하여 밀집된 간격 문제를 완화하고, 움직임 일관성을 활용하여 동적인 환경에서도 빠르게 대응합니다. 이를 통해 수많은 객체 시뮬레이션, 게임, 가상 현실 등 다양한 분야에서 충돌 감지 성능을 획기적으로 높이고, 개발 및 운영 효율성을 개선할 수 있습니다.

음주운전 사고의 심각성에도 불구하고 기존 방지 장치들은 한계가 있었습니다. 본 기술은 가상 운전 게임 내에서 사용자의 음주 상태를 판단하고, 그래픽 오브젝트나 게임 아이템을 활용하여 음주 상태의 시각적 효과를 현실적으로 구현합니다. 또한, 웨이포인트를 생성하고 필터링하여 최단 주행 경로를 효율적으로 설정함으로써, 게임의 현실성을 높이고 음주운전의 위험성을 간접 체험하게 합니다. 이 기술은 실감 나는 운전 시뮬레이션 환경을 제공하여 교육 효과를 극대화하며, 게임 내 차량 AI의 정교한 움직임 구현에도 기여합니다.

기존 애니메이션 기술은 지구 중력에 국한되어 달, 화성 등 변화된 중력 환경에서 그래픽 캐릭터의 자연스러운 움직임을 구현하는 데 한계가 있었습니다. 본 기술은 다양한 걸음걸이 타입에 대한 모션 데이터를 저장하고, 중력 변화와 무관하게 고정되는 '프루드 수'를 이용하여 제2 중력 환경에서의 캐릭터 걸음걸이 파라미터를 계산합니다. 이 파라미터와 '역진자 카트형 모델'을 기반으로 캐릭터 질량 중심의 이동 궤적을 생성한 후, 이를 활용하여 전신 애니메이션을 구현합니다. 또한 사용자 입력에 따라 모션 데이터를 수정하고 최적화하여 자연스러운 움직임을 제공합니다. 이 기술은 저중력 환경에서의 그래픽 캐릭터 모션을 실제처럼 정확하게 시뮬레이션하며, 게임, 시뮬레이션, 가상 현실 등 다양한 분야에서 실감 나는 콘텐츠 제작에 활용될 수 있습니다. 특히, 실제 달 탐사 모션과 5% 이내의 오차로 유사한 애니메이션을 생성하는 뛰어난 성능을 보입니다.

모바일 디바이스는 제한적인 배터리 환경 때문에 에너지 소비 효율 관리가 매우 중요합니다. 기존 DVFS 기법은 사용량 변화가 심한 렌더링 방식에서 워크로드 예측에 한계가 있었습니다. 본 기술은 이전 프레임의 동작 주파수와 사용율을 함께 고려하여 현재 프레임의 워크로드를 더욱 정확하게 계산합니다. 특히 그래픽 애플리케이션의 프로세서 처리 기여율까지 반영하여 메모리 지연으로 인한 에너지 낭비를 방지하고 최적의 동작 주파수를 설정합니다. 이를 통해 모바일 디바이스의 에너지 효율을 극대화하고 전반적인 성능을 향상할 수 있습니다.