전기전자공학과

대학소식 2026년 03월 13일 금요일

UNIST 양자나노팹 개소… "울산에 국가 양자 인프라"

대한민국 양자기술 경쟁력 강화를 위한 국가 핵심 연구 인프라가 UNIST에 들어섰다. 13일, 총 300억 원 규모의 국가 양자 소자 개발 시설인 ‘UNIST 양자나노팹(Quantum-Nano FAB)’이 문을 열었다. 이날 108동 1층에서 열린 개소식·심포지엄에서는 양자 소자 설계부터 제작·분석·검증·실증까지 전 과정을 한곳에서 수행할 수 있는 원스톱 자율사용 연구 환경이 공개됐다. UNIST 양자나노팹은 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)이 지원한 두 개 사업으로 조성됐다. 양자 소자 설계·제작·분석·검증·실증까지 이어지는 연구 전주기를 한 공간에서 수행할 수 있도록 공정 장비와 분석 체계를 통합한 것이 특징이다. 이 시설은 UNIST가 18년간 운영해 온 개방형 나노팹을 기반으로 구축됐다. UNIST 나노팹은 전국 60여 개 기관이 공동 활용하는 연구 공정을 연간 3만3000여 건 수행하고 매년 800여 명의 자율사용 연구자를 배출해 왔다. 여기에 양자 공정 특화 장비와 전담 지원 체계를 추가하면서 ‘UNIST 양자나노팹’으로 기능을 확장했다. 이번 양자나노팹 개소로 UNIST는 기존 나노 공정 중심 연구 환경에서 양자 소자 공정까지 아우르는 연구 거점으로 확대된다. 이를 바탕으로 울산을 양자·반도체 산업을 연결하는 동남권 혁신 허브로 육성한다는 계획이다. 산업 수도 울산은 자동차·조선·석유화학을 중심으로 발전해 왔지만 첨단 반도체 분야 기반은 상대적으로 부족했다. UNIST는 반도체대학원 설립과 나노팹 구축을 통해 산업 구조 전환의 토대를 마련해 왔으며, 이번 양자나노팹 개소를 계기로 울산을 미래 기술 표준을 창출하는 하이테크 연구·산업 도시로 발전시킨다는 구상이다. UNIST는 양자나노팹 운영 방향으로 △원스톱(One-Stop) △개방형(Openness) △비전(Vision) 등 세 가지를 제시했다. 설계부터 제작·분석까지 한 공간에서 수행하는 연구자 중심 환경이 원스톱 체계이며, 개방형은 60여 개 기관이 공동 활용하는 연구 협력 모델을 의미한다. 비전은 울산 산업 구조를 중화학 중심에서 양자·반도체 기반 첨단 산업으로 전환하는 미래 전략이다. 박종래 총장이 'UNIST 양자나노팹 개소식·심포지엄' 행사에서 환영사를 전하고 있다. 박종래 총장은 개소식 축사에서 “300억 원 규모 투자는 단순한 시설 확충이 아니라 대한민국 양자 기술 역량 강화를 위한 중요한 이정표”라며 “UNIST 양자나노팹을 울산에서 시작되는 양자 생태계의 핵심 플랫폼으로 성장시켜 연구 성과가 기술 고도화와 산업 성과로 이어지는 선순환 구조를 만들겠다”고 말했다. 정일석 교수(개방형 양자 인프라 구축사업 책임자)는 “UNIST 양자나노팹은 연구자들이 첨단 공정 장비와 분석 시설을 자유롭게 활용할 수 있는 중형 개방형 팹의 글로벌 모델이 될 것”이라며 “산·학·연 협력을 촉진하고 국내 양자 기술 연구의 공동 활용 거점으로 자리매김할 것”이라고 전했다. 이날 개소식에는 홍진배 정보통신기획평가원(IITP) 원장과 안효대 울산광역시 경제부시장 등 주요 내·외빈 80여 명이 참석했다. 행사에서는 양자 분야 전문가들이 최신 기술 동향을 공유하는 학술 심포지엄과 실제 공정 라인을 둘러보는 팹 투어(Fab Tour)도 함께 진행됐다.

연구 2026년 02월 24일 화요일

씻어서 또 쓸 수 있는 암 전이 잡아내는 센서 개발

씻어서 다시 쓸 수 있는 저렴한 센서를 이용한 액체 생검 기술이 개발됐다. 고가의 액체 생검 비용을 낮출 수 있게 됐다. UNIST 전기전자공학과 김명수 교수팀은 KAIST 신우정 교수팀, 연세대학교 강주훈 교수팀과 공동으로 이황화몰리브덴(MoS2)과 고주파(RF)를 이용해 재사용 가능한 고감도 액체 생검 센서를 개발했다고 12일 밝혔다. 액체 생검은 실제 조직을 떼어내지 않고도 혈액이나 체액 속에 떠다니는 DNA 조각을 감지해 암을 찾아내는 기술이다. 하지만 기존 검사법은 감지 센서가 일회용이거나 센서 제작 비용이 커 비용 부담이 있었다. 연구팀이 개발한 이황화몰리브덴 센서는 특수 용액에 씻어내기만 하면, 5회 재사용할 수 있다. 제작도 쉬워 공정 비용도 저렴하다. 이황화몰리브덴 잉크를 기판에 발라 회전시킨 뒤 잉크 속 용매를 날려버리기만 하면 된다. 진단은 센서에 환자 체액을 떨어뜨린 뒤 고주파(RF)를 쏘아 반응을 살피는 방식인데, 표적 DNA가 센서에 달라붙을 때 발생하는 유전율과 저항의 변화가 고주파 신호의 공진 주파수를 이동시키는 원리다. 개발된 센서는 기존 유전자 분석 기술이 놓치기 쉬웠던 '단일 가닥 DNA'만을 검출해낸다. 단일 가닥 DNA는 말기 암이나 림프절 전이 환자에게서 고농도로 발견되는 바이오마커다. 일반적으로 DNA는 단일 가닥이 서로 마주 보고 결합한 이중 나선 가닥 형태로 존재한다. 실험에서 이 센서는 암 진단 지표인 'AluSx1' 유전자 DNA 조각을 154.67nM (나노몰)의 매우 낮은 농도까지 정확하게 검출해냈다. [연구그림] 재사용 할 수 있는 액체 생검 센서의 구조와 작동 및 재생 과정 한편, 센서를 세척 하는 특수 용액에는 상보 염기가 들어가 있다. DNA의 이중 나선은 염기라는 분자가 서로 마주 보고 결합해 생긴 구조인데, 서로 짝을 이룰 수 있는 조합, 즉 상보 조합이 정해져 있다. 센서 표면에 붙어 있던 단일 가닥 DNA가 세척액 속의 짝을 만나 결합하면서 이중 나선이 완성되고, 이중 나선 DNA는 별도 처리 없이도 센서에서 저절로 떨어진다. 이번 연구는 김명수 교수와 신우정 교수가 교신저자로, UNIST 이승찬 연구원과 KAIST 최은호 연구원이 제1저자로 주도했다. 공동 연구팀은 “암 전이와 밀접한 단일 가닥 DNA를 저비용으로 검출할 수 있게 돼, 향후 실제 임상에서 암전이 조기 진단과 예후 모니터링 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 것”이라며 “병원을 넘어 가정에서도 손쉽게 암 예후를 관리할 수 있는 자가 진단 기기와 스마트 헬스케어 시스템으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 말했다. 이 연구성과는 한국연구재단 개인기초연구(신진연구) 국가아젠다 기초연구, 기초연구실지원사업, BRIDGE융합연구개발사업, 정보통신기획평가원(IITP)의 지역지능화혁신인재양성사업의 지원으로 수행되었으며, 센서 분야의 국제학술지인 ‘센서 앤 액추에이터 B: 케미컬(Sensors and Actuators B: Chemical)’에 1월 22일에 온라인 게재됐다.

연구 2026년 02월 24일 화요일

반도체 고속 작동 ‘칼박자’ 맞춰주는 클록 신호 생성 기술 개발

반도체 칩 안의 수십억 개의 소자들은 ‘클록’이라는 신호에 맞춰 일사불란하게 작동해야 한다. 데이터를 고밀도로 압축해 고속으로 주고받는 5G·6G 통신이나 고속 연산이 필요한 AI 칩의 경우 클록 신호의 품질이 더 중요해지는데, 고품질 클록 신호를 만들 수 있는 초소형·저전력 반도체 회로 기술이 새롭게 개발됐다. UNIST 전기전자공학과 윤희인 교수팀은 잡음을 획기적으로 줄인 ILCM (Injection-Locked Clock Multiplier) 기반 클록 신호 생성 반도체 회로를 개발했다고 11일 밝혔다. 반도체 칩은 ‘클록(Clock)’이라는 주기적 전기 신호에 맞춰 데이터를 처리한다. 특히 5G·6G 고속 통신칩이나 AI칩처럼 방대한 데이터를 빠르게 처리해야 하는 환경일수록 클록 신호의 품질은 시스템의 성능과 직결된다. 연구팀은 참조 스퍼(Reference spur)라는 잡음을 최소화할 수 있는 ILCM 방식의 클록 신호 생성 회로를 개발했다. ILCM 방식은 클록 신호의 지터(Jitter)라는 잡음은 최소화할 수 있지만 참조 스퍼라는 또 다른 잡음이 필연적으로 발생하는데, 이를 해결한 기술이다. 특히 ILCM 중에서도 소형화에 강점이 있는 링 발진기(Ring VCO) 기반 ILCM 방식을 채택해, 고집적 반도체 칩을 만드는 데 유리하다. 개발된 반도체 회로의 참조 스퍼는 2.1GHz 출력 조건에서 –81.36dBc(반송파 기준 데시벨)를 기록했다. 이는 현재까지 보고된 링 발진기 기반 ILCM 회로 중 세계 최저 수준이다. 지터 역시 280.9펨토초(fs, 1000조 분의 1초)를 달성해 초고속 작동에 적합함을 입증했다. 또 회로 면적도 28nm CMOS 공정으로 제작했을 때 0.0444mm²로 작고, 전력 소모 또한 12.28mW(밀리와트)로 최소화해 공간 제약이 크고 배터리 효율이 중요한 모바일 기기나 사물인터넷(IoT) 센서에 쓸 수 있다. [연구그림] 개발된 클록 생성 반도체 회로의 구조(상단)와 실제 사진 한편, 클록 신호는 저전압과 고전압이 심박처럼 반복되는 주기 형태로, 저전압과 고전압 반복 주기가 1초에 수억 번(MHz)에서 수십억 번(GHz) 수준으로 빠르다. 지터는 이 반복 주기가 일정하지 않은 일종의 ‘신호 주기 오차’다. 고속 통신 칩이나 AI 칩에서는 클록 신호 주기를 더 단축하고, 정확성을 유지하기 위해 깨끗한 참조 신호(Reference)를 강제로 주입해 오차를 보정 하는 방식을 쓰는데, 이 과정에서 신호가 주입될 때마다 ‘참조 스퍼’라는 잡음이 남게 된다. 연구팀은 주파수 추적(SSFTL)과 기준 신호 주입 타이밍 보정(IPTC) 설계방식을 적용해 이 같은 회로를 개발했다고 설명했다. 이번 연구는 남현준, 안효경 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구팀은 “ILCM 방식의 클록 생성은 빠르고 효율적이지만 참조 스퍼가 시스템 성능을 제한하는 경우가 많았다”며 “이번에 개발된 기술은 단순한 회로 구조로 참조 스퍼는 최소화하면서도 전력 소모는 크지 않아 6G·AI·고속 인터커넥트용 클록 소스로 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 IEEE 반도체 회로 공학회에서 발행하는 반도체 회로설계 분야 저명 학술지인 ‘저널 오브 솔리드 스테이트 서킷(Journal of Solid-State Circuits)’에 2월 6일 게재 됐다. 연구는 과학기술정보통신부, 반도체설계교육센터 (IDEC), 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 '지역지능화혁신인재양성사업'의 지원으로 이뤄졌다.

연구 2026년 01월 20일 화요일

“비닐처럼 유연한데 열에도 강하다”... 고성능 6G 통신 소자 개발

비닐처럼 얇고 유연하면서도 뜨거운 열을 견딜 수 있는 차세대 고성능 통신 반도체 스위치가 개발됐다. 고온의 열기나 쉴 새 없이 구부러지는 충격 등 가혹한 환경을 버텨야 하는 웨어러블 기기, 자율주행차에서도 안정적인 5G·6G 통신을 가능하게 할 기술로 주목받고 있다. UNIST 전기전자공학과 김명수 교수팀은 단국대학교 김민주 교수팀과 공동으로 고성능 유연 RF 스위치를 개발했다고 8일 밝혔다. RF 스위치는 신호 간섭을 막고 전력을 효율적으로 배분하는 통신 부품이다. 상용화된 RF 스위치는 딱딱하고, 접히면 금 가기 쉬운 무기물을 기반으로 한다. RF 스위치를 기기의 접히지 않는 곳에 배치하는 방식으로 ‘폴더블 휴대폰’은 만들 수 있어도, 완전히 돌돌 말리거나 입을 수 있는 수준의 통신 기기를 만들 수 없었던 이유다. 연구팀이 개발한 RF 스위치는 비닐처럼 얇고 유연한 고분자를 기반으로 함에도 불구하고 내열성이 뛰어나고, 무기물 RF 스위치와 맞먹는 통신 성능을 지녔다. 일반적인 유기고분자 RF 소자는 유연한 장점이 있지만, 열에 잘 녹고 무기물 RF 소자보다 통신 성능이 떨어진다. 특히 5G·6G 대역에서 통신 성능 저하가 심하다. [연구그림] 고분자 기반 유연 RF 스위치의 구조와 내열 및 고주파 대역 성능 검증 결과 실제 실험에서 이 RF 스위치는 128.7℃의 고온 환경에서도 10년 이상 데이터가 유지될 수 있는 수준의 안정성을 보였다. 통신 성능 검증 실험에서는 5G와 6G 통신의 주요 주파수 대역인 밀리미터파(mmWave) 대역을 포함해 최대 5.38테라헤르츠(THz)까지 신호를 안정적으로 전달하고 차단할 수 있었다. ‘5.38테라헤르츠’는 고분자 기반 스위치가 처리할 수 있는 주파수 대역 중 가장 넓은 범위로, 현존하는 유기 고분자 스위치 중 최고 수준의 성능이다. 또 3,600회 이상 반복해서 굽혀도 성능 저하 없이 정상 작동해 탁월한 유연성을 증명했다. 연구팀은 특수 고분자 소재인 ‘pV3D3’를 이용해 이 같은 RF 스위치를 개발할 수 있었다. ‘pV3D3’ 라는 소재는 3차원 그물망 구조라 열에 강하다. 이 소재를 머리카락보다 가는 금박 사이에 적층시켜 RF 스위치를 만들었다. 전압이 가해지면 금박에서 빠져나온 이온이 이동하면서 전기가 흐르는 길이 만들어지고, 전압 방향이 바뀌면 이 통로가 끊어지면서 전류가 차단되는 방식으로 작동한다. 기계적 스위칭 없이 전류 흐름을 껐다가 켜는 멤리스터 방식이다. 이번 연구는 UNIST 박성문, 표창우 연구원과 단국대학교 유지호 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구팀은 “기존 전자 소자가 가진 열적 불안정성과 고주파 성능 한계를 동시에 극복했다는 점에서 의미가 크다”고 설명했다. 김명수 교수는 “이번 연구는 유연 소자는 열에 약하고 성능이 떨어진다는 편견을 깬 사례”라며 “향후 고온이나 굴곡진 환경에서도 작동해야 하는 차세대 웨어러블 통신 기기나 IoT 센서, 자율주행차량의 통신 시스템에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 기대했다. 이 연구성과는 한국연구재단 개인기초연구(신진연구), 정보통신기획평가원(IITP)의 지역지능화혁신인재양성사업의 지원으로 수행되었으며, 재료 과학 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF: 19.0)’에 지난달 12일 게재됐다.

연구 2025년 12월 24일 수요일

‘모래알’만한 칩으로 빛 파장, 밝기 마음대로 바꾼다!

빛의 파장과 세기(밝기)를 서로 간섭 없이 조절할 수 있는 모래알만 한 칩이 나왔다. 실시간으로 파장과 세기를 조절해야 하는 ‘양자 얽힘 광원’이나, 소형화가 필수적인 ‘광신호 처리 장치’ 등을 만들 수 있게 됐다. UNIST 전기전자공학과 이종원 교수 연구팀은 빛의 ‘세기’와 ‘파장’을 각각 독립적으로 제어할 수 있는 새로운 ‘메타표면’ 소자를 세계 최초로 개발했다고 16일 밝혔다. 메타표면(Metasurface)은 빛의 파장보다 훨씬 작은 나노 구조물을 표면에 배열해, 빛의 광학적 성질을 자연계에 없는 방식으로 조절하는 미세 인공 소자다. 상용 광변조 기술에 쓰는 부피가 큰 매질을 대체해 각종 기기를 경량화할 수 있고, 기존 광변조 기술로는 불가능한 광학 현상을 만들 수 있다 연구팀이 개발한 메타표면은 ‘제2고조파 생성(SHG)’이라는 특수한 광학 현상을 제어한다. 제2고조파 생성은 입력된 빛(기본 파장)의 에너지를 두 배로 증폭시켜, 파장이 절반인 새로운 빛(제2고조파)으로 변환해 출력하는 기술이다. 예를 들어 적외선 영역의 빛을 입력하면 파장이 다른 빛으로 변환되어 나오는데, 이는 미량의 생체 분자 감지하는 센서나, 도청이 불가능한 양자 통신 기술 개발에 쓸 수 있다. 하지만 지금까지 이 기술은 빛의 파장과 세기가 서로 복잡하게 얽혀 있다는 단점이 있었다. 변환 효율을 높여 빛의 세기를 강하게 만들려고 하면 파장을 조절할 수 있는 범위가 좁아지고, 반대로 파장 제어 범위를 넓히려면 효율이 급격히 떨어지는 상충 관계에 빠진 것이다. 연구팀은 메타표면 안에서 빛이 처리되는 과정을 ‘입구’와 ‘출구’로 분리하는 소자 설계 전략으로 이를 해결했다. 빛이 칩 안으로 들어와 에너지가 모이는 과정(생성)과 변신을 마치고 밖으로 나가는 과정(방출)을 서로 다른 제어 방식이 담당하도록 역할을 분담시킨 것이다. 연구팀은 이를 ‘로컬-투-논로컬(local-to-nonlocal)’ 방식이라고 명명했다 . 이렇게 설계된 메타표면 칩은 두 가지 독립된 제어 방식을 갖는다. 우선 칩에 흐르는 전압을 조절하면 빛의 파장은 변하지 않은 채 ‘세기’만 독립적으로 변하게 된다. 반대로 빛이 칩에 들어오는 각도를 살짝 비틀어주면 이번에는 세기는 그대로 유지되면서 빛의 ‘파장’만 변한다. 서로 간섭 없이 빛의 성질을 완벽하게 분리하여 조절하는 셈이다. [연구그림] 메타표면 소자가 빛의 색(파장)과 밝기(세기)를 조절하는 원리를 보여주는 개념도 실제 실험 결과, 연구팀이 빛의 입사각을 조절하자 출력되는 빛의 파장이 연속적으로 변했고, 특정 파장을 고정한 상태에서 전기 신호만 바꾸자 파장은 그대로 유지된 채 세기만 달라지는 것이 확인됐다. 이종원 교수는 “기존 연구들이 빛을 가두거나(로컬 모드) 흐르게 하는(논 로컬 모드) 한 가지 방식에만 의존했다면, 이번 기술은 두 방식을 결합해 소자 설계를 훨씬 자유롭게 만들고, 그동안 피하기 어려웠던 효율과 조절 능력 사이의 딜레마를 해결했다”고 설명했다. 이교수는 이어 “양자 정보를 실시간으로 제어하거나, 양자 통신의 핵심인 ‘얽힘 광자’의 파장 스펙트럼을 자유자재로 조절하는 등 차세대 능동형 양자 광원 기술을 완성하는 데 기여할 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 11월 29일 일자로 게재되었으며, 정보통신기획평가원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

대학소식 2025년 12월 16일 화요일

“챗GPT랑 함께한 연구결과물 제출하고 상금 받아가세요!”

과학기술정보통신부가 2026 AI Co-Scientist Challenge Korea 참가팀을 모집한다. 과학기술 연구에 AI를 효율적으로 활용할 수 있는 방법을 모색하고 더 나아가 연구동료로서 AI의 가능성과 한계를 탐색하기 위한 시도다. 이번 대회는 국내‧외 기업, 연구자, 학생 누구나 참여할 수 있으며, 상용 AI를 활용한 연구결과를 겨루는 Track 1, 직접 연구 도우미 AI 에이전트를 개발하는 Track2로 나눠 진행된다. Track1 참가자들은 상용 LLM이나 AI 에이전트를 활용해 바이오, 반도체 등 7대 분야의 지정주제 또는 자유 주제로 연구를 진행하고, 논문 형태의 연구보고서를 제출하면 된다. 이 때 AI 활용보고서(URL, 로그, 체크리스트 등 포함)와 활용 데이터 목록도 함께 제출해야 한다. Track1 부분은 총 6점의 수상작을 선발할 계획이며, 대상인 과학기술정보통신부장관상 수상자에는 500만원의 상금이 주어진다. Track2 부분의 사전 심사를 통과한 10개 팀에게 AI 모델 개발에 필요한 GPU, API 이용 비용 등을 제공한다. 총 10점의 수상작을 선발할 계획이다. Track2 대상팀은 500만원의 상금 뿐만 아니라 향후 연간 5억 원 규모의 ‘딥사이언스 창업 활성화 지원’(최대 3+2년, 기업) 또는 ‘공공연구성과 실증 시범사업’(2년, 연구자) 등 대형 후속 사업화 과제와 연계되는 특전이 주어진다. Track1은 이달 10일부터 내년 1월 31일까지, Track2의 사전 제안서는 내년 1월 2일까지 대회 공식 누리집(https://aifactory.space/page/ask2026)을 통해 온라인으로 접수하면 된다. 문의는 대회공식 누리집을 통해서 가능한다.

연구 2025년 10월 17일 금요일

6G 통신·AI SoC 칩 시대 이끄는 초소형 전력 관리 반도체 개발

스마트폰, 인공지능 메인 칩으로 들어가는 전기의 전압을 일정하게 잡아주고, 잡음을 걸러내는 초소형 반도체가 개발됐다. 전력 관리 성능은 세계 최고 수준을 기록했으며 크기는 더 작아졌다. 연산 코어가 쉴 새 없이 작동해 전압 변동이 큰 AI 반도체, 잡음에 민감한 6G 통신 칩 등 고집적 시스템 온 칩(SoC) 개발에 도움이 될 것으로 기대된다. UNIST 전기전자공학과 윤희인 교수팀은 초소형 하이브리드 전력관리 반도체 LDO를 개발했다고 29일 밝혔다. LDO는 메인 반도체로 공급되는 전원을 관리하는 반도체다. 가령 스마트폰 게임 앱을 갑자기 켜거나 끄면 전류 사용이 급격히 변하면서 전압도 들쭉날쭉해지는데, 이러한 전압 출렁임을 잡아내고 직류 전압에 섞여 들어온 교류 성분의 잡음까지 걸러내는 역할이다. 개발된 LDO는 아날로그 회로 기반에 디지털 회로의 장점을 조합한 하이브리드 구조로, 디지털 회로의 우수한 전압 안정화 성능과 아날로그 회로의 잡음 억제 성능을 모두 갖췄다. 실제 이 LDO는 99mA(밀리암페어)의 전류 변화가 있었을 때도 출력 전압의 출렁임을 54mV(밀리볼트) 수준으로 억제했고, 667나노초 만에 전압을 원래대로 복귀시켰다. 잡음 억제 성능(PSRR)도 –53.7dB(100mA 부하, 10kHz 기준)를 기록했다. 10kHz 주파수의 잡음이 섞여 들어왔다고 할 때, 99.8%를 걸러낼 수 있다는 의미다. 또 커패시터를 없애 기존 하이브리드 구조 대비 크기를 줄였다. 28나노미터 CMOS 공정으로 제작했을 때 크기는 0.032mm²에 불과하다. 크기를 줄이면 칩에서 더 많은 LDO를 넣을 수 있어, 시스템 온 칩(SoC)과 같이 여러 기능 블록이 집적된 고성능 칩을 만드는데 더 적합하다. 제1저자인 안창민 연구원은 “일반적인 하이브리드 구조는 디지털에서 아날로그로의 전환이 매끄럽지 않아 완충 장치 역할을 하는 커패시터가 회로 구조에 들어가는데, 끊김이 없는 디지털-아날로그 전환(D2A-TF)’과 ‘LGG(Local Ground Generator)’라는 새로운 회로 설계 방식으로 이를 해결했다”고 설명했다. 이 LDO는 전류가 급격하게 변하는 이벤트가 있을 때만 디지털 회로가 켜지도록 설계돼 대기 전력 소모도 적다. 대기 전류와 전압 안정화 속도, 잡음억제 능력을 종합적으로 평가하는 성능 지표(FoM)에서 0.029ps라는 세계 최고 수준을 기록했다. 윤희인 교수는 “전압 안정화 능력과 잡음 제거 성능이 모두 뛰어난 초소형 저전력 회로로, AI 반도체, 6G 통신칩 등 시스템온칩 개발 등 폭넓게 쓰일 수 있을 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 IEEE 반도체 회로 공학회에서 발행하는 회로설계 분야 저명 학술지인 ‘저널 오브 솔리드 스테이트 서킷(Journal of Solid-State Circuits)’에 9월 3일에 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부, 반도체설계교육센터, 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원(IITP)의 '지역지능화혁신인재양성사업'의 지원으로 이뤄졌다.

대학소식 2025년 10월 01일 수요일

전정환 교수팀, 현대차 ‘자율주행 챌린지’ 우승!

UNIST가 국내 최대 규모의 자율주행 경진대회에서 정상에 올랐다. 전기전자공학과 전정환 교수 연구실 소속 ‘FAST(Future Autonomous Systems Team)’팀이 불과 반년 전 첫 출전에서 3위를 기록한 데 이어 단숨에 1위까지 차지하며 ‘미래 모빌리티 강자’로 떠올랐다. 지난 9월 30일 서울 ‘팩토리얼 성수’에서 현대자동차그룹이 주최한 『2025 자율주행 챌린지』 2차 대회 결승전이 열렸다. 결승은 경기 화성시 자율주행 테스트베드 ‘K-City’와 똑같이 구현된 버추얼 시뮬레이터에서 진행됐다. 참가팀은 AI 기반 ‘엔드 투 엔드(End-to-End, E2E)’ 자율주행 방식을 활용해 복잡한 도심 환경에서 실력을 겨뤘다. 특히 2차 대회는 개발 환경도 PC에서 엔비디아 ‘Orin-X 칩’ 기반으로 전환돼 E2E 로직 적용 용이성을 극대화했다. 결승에는 KAIST, 충북대, 한양대 등 국내 주요 대학이 나섰다. 치열한 경쟁 끝에 UNIST 팀이 모든 경유지를 완벽히 통과하고, 주변 차량 대응까지 완벽하게 수행하며 최고 점수를 올렸다. 우승팀에는 상금 3천만 원, 해외 자율주행 트렌드 견학, 현대차·기아 연구직과 포티투닷(42dot) 자율주행그룹 지원 시 서류전형 면제 특전이 주어졌다. ‘FAST’ 팀의 승부처는 완성도 높은 주행 알고리즘이었다. 지난 3월 열린 1차 대회에서 첫 출전만에 3위를 기록했던 이들은 그 경험을 토대로 기술을 고도화했다. UNIST 'FAST' 팀은 1차 대회에서 첫 출전만에 3위에 올랐고, 2차 대회에서 우승을 차지했다. 당시 짧은 준비 기간과 대회 경험 부재라는 한계를 딛고 이룬 성과로 UNIST 자율주행 연구의 중요한 전환점을 마련했다는 평가를 받았다. 6개월 만에 다시 오른 무대에서 알고리즘을 시험했고 결과는 1위였다. 도전의 연속이 결실로 이어진 순간이었다. ‘FAST’ 팀은 전정환 교수 로보틱스 및 모빌리티 연구실 학생들로 꾸려졌다. 김은총 팀장을 비롯해 김선휘, 신재찬, 이성재, 정희돈, 허성준 학생이 주축이다. 이들은 울산시 지원 UNIST 미래모빌리티연구센터, 과학기술정보통신부 인공지능대학원 지원사업, 자율주행기술개발혁신사업, 한국연구재단 융합분야 선도연구센터, 이노코어 사업 등의 지원으로 자율주행 기술을 다져왔다. 이번 대회는 E2E 모델을 검증하는 자리이기도 했다. 기존 ‘규칙 기반’ 자율주행이 한계를 보인 복잡한 도심 환경에서, AI가 직접 데이터를 학습해 상황에 대처하는 체계가 성과로 입증됐다. ‘FAST’ 팀은 고난도 미션까지 완벽히 수행하며 이 기술의 가능성을 보여줬다. 전정환 교수는 “자율주행 트렌드가 소프트웨어와 AI 중심으로 옮겨간 덕분에 자율주행 차량 보유 없이 1차 대회 3위, 최종 2차 대회 1위라는 고무적인 결과를 얻을 수 있었다”며 “앞으로 UNIST 자율주행 기술 연구로 미래 모빌리티 혁신을 선도하겠다”고 밝혔다.

연구 2025년 09월 04일 목요일

빛의 세기·위상 마음대로!.. 전기로 작동하는 초소형 광소자 개발

빛의 세기와 위상을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 나노 광소자가 나왔다. 이 소자에 전압을 가하는 방식으로, 주파수가 두 배로 변조된 빛인 2차 고조파 빛의 위상과 세기를 자유자재로 바꿀 수 있다. 차세대 양자 통신, 양자정보 처리 등의 기반 기술로 주목된다. UNIST 전기전자공학과 이종원 교수팀은 주파수가 2배로 변조된 빛의 위상과 세기를 완벽히 독립 제어할 수 있는 전기 구동형 나노 광소자를 개발했다고 25일 밝혔다. 연구팀이 개발한 나노 광소자는 비선형 광학 변조 소자의 일종이다. 비선형 광학은 빛이 특수 매질을 통과할 때 입력 세기에 따라 주파수 등이 변하는 현상으로, 양자 기술에서 양자 얽힘 광원 역시 이러한 비선형 변환 과정을 거쳐야 만들 수 있다 이 나노 광소자는 손톱 넓이의 1만 분의 1 크기로, 부피가 큰 기존 매질을 대체해 더 작고 가벼운 장치를 만들 수 있다. 또 기존의 나노 광소자들이 수동으로만 작동돼 실제 기기에 쓰기 어려웠던 데 비해, 전압을 가해 작동시킬 수 있다. 위상과 세기를 독립적으로 제어하는 것까지 가능해 두 정보를 조합해 더 많은 정보를 만드는 것도 가능하다. 실제 실험에서, 2차 고조파의 세기는 거의 100%에 가까운 변조 깊이로 제어됐고, 위상은 0도부터 360도 범위에서 자유롭게 바꿀 수 있었다. 또한 비선형 응답의 크기는 약 0~30 nm/V 범위에서 조정됐다. 이는 비선형 응답이 극좌표상의 모든 조합에 도달할 수 있으며, 곧 복소 위상–세기 공간에서 완전한 전기 제어가 가능함을 뜻한다고 연구진은 설명했다. 연구팀은 이 기술로 위상 격자(phase grating)와 세기 격자(amplitude-grating)를 구현하고, 출력 신호의 회절 패턴을 제어하는 데도 성공했다. 실시간 광파면 제어, 고속 정보 인코딩, 비접촉형 스위칭 등 다양한 분야에서 잠재력을 보여주는 결과다. [연구그림] 전압으로 2차 고조파의 위상·세기를 제어하는 나노광소자 이 같은 기술이 가능한 이유는 광소자 표면 구조 설계에 있다. 광소자 표면에는 다중양자우물과 금속 나노공진기가 결합된 나노 구조가 배열돼 있는데, 서로 반대 위상(180도 차이)을 갖는 두 구조가 한 쌍을 이루도록 설계됐다. 이종원 교수는 “기존 비선형 광학 장치의 물리적 한계를 뛰어넘어, 전기적 제어만으로 완벽한 고속·정밀한 광파면 조절을 가능하게 하는 초소형 비선형 광학 플랫폼을 세계 최초로 제시했다”며 “양자 얽힘 광원이나 양자 간섭 제어 등 능동형 양자광학 시스템의 기반 기술로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 2025년 7월 25일 자로 출판됐다. 정보통신기획평가원과 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

커뮤니티 2025년 07월 07일 월요일

정학순·김소연 박사, ‘Post-Doc. 성장형 연구지원’ 사업 선정

UNIST 청년 연구자 2명이 교육부와 한국연구재단이 지원하는 ‘Post-Doc. 성장형 연구지원’ 사업에 선정됐다. 이들은 각각 최대 3년 동안 연 7천만 원의 연구비를 받는다. 이 사업은 학문후속세대 육성과 국가 연구역량 강화를 위해 마련됐다. 유망한 박사후연구원이 전임교원 멘토링을 받아 독립 연구자로 성장할 수 있도록 다년간 연구비를 지원하는 프로그램이다. 지원 대상은 박사학위 취득 후 7년 이내이거나 만 39세 이하 박사후연구원이다. 올해부터 새롭게 도입된 ‘단독유형’에는 전국에서 54명이 뽑혔다. UNIST에서는 정학순, 김소연 박사가 각기 도전적인 연구과제를 수행한다. 정학순 박사는 전기전자공학과 화학공학을 융합한 독특한 연구를 진행한다. 그는 AI와 3D 프린팅 기술을 활용해 고방열 반도체 패키징 기술을 개발할 계획이다. 연구의 핵심은 기존 공정으로는 구현할 수 없었던 복잡한 3차원 메타구조를 실현하고, 유체 냉각 기술을 결합해 열팽창을 최소화하는 것이다. 전기차와 에너지저장장치 등에서 사용되는 고전력 반도체의 패키징 기술을 고도화할 것으로 기대된다. 정 박사는 “고전력 반도체 시장이 급성장하고 있어 차세대 전력 소자에 적합한 패키징 기술 개발이 중요해지고 있다”며 “산학연 협력 기반의 첨단 반도체 패키징 생태계를 구축하고 싶다”고 했다. 김소연 박사는 생명과학 분야에서 미토콘드리아 기능과 대사질환 간의 관계를 연구해왔다. 그는 미토콘드리아 샤페론 TRAP1이 망막질환에서 혈관형성과 면역세포 활성에 미치는 영향을 분석하고, 새로운 치료 전략을 개발하는 것이 목표다. 김 박사는 “망막질환은 실명으로 이어질 수 있는데 현재 치료 방법이 부족하다”며 “난치성 질환에 대한 이해를 넓히고, 장기적으로 치료 전략 개발에 기여하고 싶다”고 전했다.

연구 2025년 06월 27일 금요일

자율주행·6G 시대에 꼭 맞는 저전력 무선통신 반도체 개발

자율주행, 6G 시대에 꼭 맞는 저전력, 비휘발성 무선통신 반도체 소자가 나왔다. 이 소자로 중심 주파수 대역을 조절하는 가변 필터 회로까지 만들 수 있어, 더 작고 전기를 덜 쓰는 통신 장비 개발에 도움이 될 전망이다. UNIST 전기전자공학과 김명수 교수와 반도체소재·부품대학원 윤태식 교수팀은 바나듐 산화물 (Vanadium Oxide) 멤리스터(memristor) 기반 RF 스위치를 개발했다고 25일 밝혔다. RF 스위치는 자율주행, 스마트폰, VR·AR과 같은 현대 무선통신에 꼭 필요한 반도체 소자다. 회로 내에서 흐르는 고주파 신호를 특정 위치로 연결하고 차단해 신호 흐름을 제어하는 역할을 한다. 이번에 개발된 RF 스위치는 대기전력 소모가 없고, 고속·대용량 통신에 적합한 고주파 대역에서도 잘 작동한다. 스위치가 멤리스터 소자 구조이기 때문이다. 멤리스터는 전류가 한 번 흘러 바뀐 저항 상태가 전원이 꺼져도 유지되는 비휘발성 특성이 있다. 이 덕분에 대기전력 없이도 설정 상태를 유지할 수 있어 전기를 덜 쓴다. 또 저항 상태의 전환 속도가 수 나노초(ns) 수준으로 빨라, 빠르게 켜고 끌 수 있어 신호 처리 지연이 적다. [연구그림] 비휘발성 메리스터 RF 스위치와 이를 기반으로 한 가변필터(d,f) 이 반도체 소자는 실제 최대 67 기가헤르츠(GHz) 까지의 고주파 신호를 흘려보내는 실험에서, 온(ON) 상태에서는 낮은 삽입 손실(0.46dB 이하), 오프(OFF) 상태에서는 높은 절연도(20dB 이상)를 유지했다. 삽입 손실이 낮고 절연도가 높을수록 통신 품질이 높아진다. 또한 시뮬레이션을 통해 4.5 테라헤르츠(THz)까지도 동작이 가능한 것으로 확인됐으며, 이는 지금까지 보고된 산화물 기반 RF 스위치 중 가장 높은 차단 주파수에 해당한다. 연구팀은 이 RF 스위치를 이용한 가변 대역 통과 필터도 함께 개발했다. 필터는 중심 주파수를 기준으로 특정 범위의 주파수 성분만 골라 통과시키는 전자 회로로, 개발된 필터는 중심 주파수를 약 600MHz 범위 내에서 조절할 수 있었다. 하나의 필터로 여러 주파주 대역에 대응할 수 있어 기존보다 회로 구성을 단순화하고 소형화가 가능해 고집적 무선 통신 장치에 유리하다. 김명수 교수는 “멤리스터 기반 RF 스위치가 주파수 선택성과 에너지 효율을 동시에 갖춘 소형 RF 프론트엔드를 구현하는 데 실질적으로 기여할 수 있음을 보여줬다”며 “차세대 무선 통신 시스템 개발의 토대가 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 5월 28일 게재됐으며, 과학기술정보통신부 한국연구재단, 산업통상자원부 한국산업기술진흥원의 지원을 받아 이뤄졌다.

연구 2025년 05월 30일 금요일

머리카락 1/10 두께 맥신(MXene) 소재로 초고주파 대역 전자파 잡는다

머리카락 1/10 굵기의 얇은 필름으로 초고주파 대역 전자파를 완벽하게 차단하는 맥신 소재가 개발돼 차세대 통신, 자율주행차, 방위산업, 우주전자 등 폭넓은 분야에서의 응용이 기대된다. 과학기술정보통신부(장관 유상임, 이하 ‘과기정통부’)는 UNIST 권순용 교수, 최은미·변강일 교수 연구팀이 서울대 이건도 교수팀과의 공동연구를 통해 고순도이면서 성분 조절이 가능한 질소 치환 맥스(MAX) 전구체와 이로부터 얻은 맥신(MXene) 2차원 소재를 합성하는 데 세계 최초로 성공했다고 밝혔다. 맥신은 금속과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노소재로, 전기전도성이 뛰어나고 다양한 화합물 설계가 가능해 꿈의 신소재로 불린다. 특히 초고주파(sub-THz) 영역에서 전자파 간섭을 막는 차세대 초박막 차폐 소재로 주목받아왔다. 기존의 금속 차폐재는 무겁고 부식될 뿐만 아니라 고주파 대역에서 성능이 급격히 떨어져 응용에 한계가 있는 반면, 맥신의 경우 얇고 가벼우며 고주파 대역에서도 우수한 차폐능을 보이기 때문이다. [연구그림] 고순도 질소 치환 전 조성 MAX 상 및 맥신의 제조 공정과 형태 현재까지 대부분의 맥신은 탄소를 기반으로 만들어졌는데, 탄소를 질소로 치환할 경우 물리적, 화학적 성질이 향상될 것으로 예측되어 왔다. 다만 공정상의 어려움으로 구현되지 못하다가 이번 공동연구팀이 맥스 전구체의 탄소 일부를 질소로 바꾸는데 성공, 새로운 티타늄 기반 맥스 전구체 합성 공정을 개발하고 맥신의 성능을 세계 최고 수준으로 끌어올렸다. 질소 치환 맥스로 개발한 맥신 필름은 사람 머리카락 굵기(약 50~100㎛) 10분의 1 수준의 얇은 막임에도 전기전도도는 현재까지 보고된 맥신 소재 중 가장 높은 수치(35,000 S/cm)를 기록했는데, 이는 우수한 차폐 성능을 뜻한다. 개발된 공정을 통해 질소 치환 정도를 0%부터 100%에 가까운 범위까지 자유롭게 조절하면서도 전구체의 단일한 결정 구조를 유지해 중간 불순물이 없는 고순도 맥스 전구체를 얻어낼 수 있다. 이는 질소 함량에 따라 맥신의 전자기적 특성을 정밀하게 조정(tuning)할 수 있다는 의미로, 응용분야에 따라 전자파 차폐·반사 성능을 극대화할 수 있다. 권순용 교수는 "질소 치환 맥신은 차세대 전자파 차단 기술에 획기적인 돌파구가 될 것”이라며, “모바일 기기부터 차량·항공기 등의 전자 시스템, 차세대 통신 기지국에 이르기까지 광범위한 분야에서 전자파 간섭을 줄이는 역할이 기대된다.”고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노‧소재기술개발 사업의 지원으로 수행된 해당 연구의 성과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 4월 25일 게재되었다. *본 연구 성과 보도자료는 과학기술정보통신부 주관으로 작성되었습니다.(바로가기)