□  GIST(지스트, 총장 문승현) 대학(대학장 고도경)의 조원우 학생(전기전자컴퓨터전공 4학년, 지도교수: 전기전자컴퓨터공학부 유남열 교수)과 황현하 학생(전기전자컴퓨터전공 4학년, 지도교수: 융합기술원 의생명공학과 정의헌 교수)이 제 1저자로 참여한 논문들이 SCI급 저널인 ‘IEEE Signal Processing Letters’와 ‘BioMedical Engineering Online’ 에 각각 게재되었다.

                                

                                       ▲  GIST대학 조원우 학생(左)과 황현하 학생(右)

□   조원우 학생은 무선 통신(Wireless Communications) 환경에서 압축 센싱 (Compressed Sensing) 기반 암호 시스템의 보안성에 관해 연구하였다. 압축 센싱 기술에 기반한 AG-OTS(Asymptotically Gaussian One-Time Sensing) 암호 시스템을 제안하고, 이를 무선 통신 환경에 적용하여 해당 시스템의 연산 보안성(Computational Security)을 수학적으로 분석하였다.

  ∘ 기존의 압축 센싱 기반 G-OTS(Gaussian One-Time Sensing) 암호 시스템에서는 평문(Plaintext)의 에너지가 일정하게 유지될 때, 이론적으로 완벽한 보안성(Perfect Security)을 가진다고 알려져 있다. 본 연구에서는 무선 통신 환경을 위해, G-OTS 암호 시스템과 유사한 보안성을 제공하면서도, 빠르고 효율적인 방법으로 구현할 수 있는 AG-OTS 암호 시스템을 제안하였다.

  ∘ 무선 통신 환경에서 AG-OTS 암호 시스템이 평문의 에너지를 일정하게 유지하면, 시스템의 연산 보안성이 보장됨을 이론적으로 확인하였으며, 또한 해당 암호 시스템에서 평문들의 에너지가 일정하지 않은 경우에, 평문의 에너지 변화에 따른 AG-OTS 암호 시스템의 연산 보안성을 이론적으로 분석하였다. 이를 통해, 도청자의 비구별성 실험(Indistinguishability Experiment) 성공 확률이 수렴된 상한을 가지게 되어, 시스템의 보안 특성이 어느 정도 유지될 수 있음을 밝혔다.

□  본 연구성과를 통해 압축 센싱 기반 암호 시스템은 빠르고 효율적인 데이터 처리를 할 수 있음과 동시에 보안 특성을 가질 수 있어, 사물 인터넷(IoT), 스마트 그리드(smart grid) 시스템 등의 다양한 무선 시스템에서 활용이 가능하다. 따라서 향후 본 연구의 결과는 이와 같은 실용적 분야에서 정보의 전송과 보호를 위해 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

□  황현하 학생이 주도한 논문에서는 환자 눈물막의 지질층(lipid layer)에 백색광을 비추었을 때 나타나는 간섭무늬를 영상처리하여 지질층 두께를 정량화하고 마이봄샘(meibomian gland)* 기능이상에 따른 지질층 두께를 비교분석하였다.

    * 사람을 포함한 포유류의 안검(눈꺼풀)에 있어 안지(sebum palpebrale)를 분비하는 피지선의 일종

 ∘ 눈물막 지질층의 두께를 측정하기 위해 두께에 따른 간섭무늬의 색깔을 이용했다. 논문의 공동책임저자인 한림대학교 춘천성심병원 황호식 교수는 임상적 소견으로 분류된 네 그룹(마이붐 지질의 ①저분비, ②정상적 분비, ③과분비 안구건조증 환자 및 ④정상인)에 대하여 황교수가 개발한 지질층 관찰용 LED 광원을 이용하여 간섭무늬를 생성하고 이를 카메라로 촬영하였다. 황현하 학생은 여기서 얻어진 영상을 분석하고 분류된 그룹에 따른 결과를 살펴보았다.

  ∘ 기존의 지질층 분석 연구에서는 정성적으로 결과가 제시되거나, 비용이 효율적이지 못했다. 반면, 본 연구에서는 비용이 효율적이면서 정량적인 결과를 도출하는 알고리즘을 제안하였다.

  ∘ 안구의 지질층 두께를 측정하기 위해 측정하는 장소의 주변 빛을 최소화 한 뒤, 일련의 LED로 제작된 발광판으로 환자의 눈 아래에서 빛을 조사하였다(그림 2-1). 이 때 빛이 환자의 눈에서 반사될 때 일어나는 간섭현상은 지질층의 두께에 따라 다른 색으로 발생하며, 이 현상을 준비된 카메라(sCMOS camera)로 촬영했다.

  ∘ 촬영된 영상은 색보정 및 통계적 처리를 거쳐 시간에 따른 지질층 두께의 변화 및 전체 지질층 두께의 평균과 표준편차로 수치화되었다.

□  지질층의 두께를 정량화하는 것은 안구건조증 환자의 마이봄샘의 건강 상태와 눈물층의 소실원인(①눈물의 절대적 양 부족, ②눈물의 증발을 막아주는 기름 성분인 지질(meibum)의 양 부족)을 정확하게 진단하는 데에 활용이 가능하다. 안구건조증이 안과에서 가장 흔한 질병 중 하나로 떠오르고 있는 요즘, 본 논문에서 제시된 방법은 간단하게 지질층의 두께를 측정하여 눈 건강을 검진하는 데에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

□  조원우 학생이 참여한 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 ‘IEEE Signal Processing Letters’ 11월 13일 온라인에 게재되었다.

□   황현하 학생이 참여한 연구는 광주과학기술원 의료융합기술연구사업과 GIST연구원의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 11월 23일 ‘BioMedical Engineering Online’에 게재되었다. <끝>

□ 논문 정보 ∘ 조원우 학생 참여논문 - 논문명 : Secure communications with asymptotically Gaussian compressed encryption," IEEE Signal Processing Letters, Volume: 25, Issue: 1, pp. 80 - 84, Jan. 2018 - 저자 정보 : Wonwoo Cho and Nam Yul Yu ∘ 황현하 학생 참여논문 - 논문명 : Image-based quantitative analysis of tear film lipid layer thickness for meibomian gland evaluation", BioMedical Engineering Online, 2017 16:135 - 저자 정보 : Hyeonha Hwang, Hee-Jae Jeon, Kin Choong Yow, Ho Sik Hwang and EuiHeon Chung