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Faculty 소개

이건재 (Google Scholar)

신소재공학과

유연한 전자소자 및 센서, 마이크로 LED, 레이저 물질 반응
이메일 : keonlee04@kaist.ac.kr
실험실 : http://fand.kaist.ac.kr
교원 창업기업 : (주)프로닉스 (http://fronics.com)
Research LIST

연구내용

FAND 랩의 연구 목표는 '자가발전 유연 전자 시스템'을 개발하는 것입니다. 플렉서블 디스플레이, 인공 피부, 자가전원 시스템 및 인간 친화적 센서를 통합하여 실생활에 실용화는 기회를 찾아나가고 있습니다. 첫째, 모바일 및 인간 친화적인 전자 제품을 위한 자가발전 센서 시스템에 개발하여 음성인식 및 헬스케어 분야에 적용고자 합니다. 둘째, 미래의 디스플레이 및 바이오 응용 분야를 위한 유연 마이크로 LED를 개발하고자 합니다. 셋째, 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 유연한 반도체 메모리를 개발하는 것입니다. 마지막으로, 레이저를 활용한 빛-재료 상호 작용 물질 개발에도 관심이 있습니다. - 자가발전 IoT 센서 - 뉴로모픽 컴퓨팅을 위한 반도체 메모리 - Display & Biomedical용 Flexible Micro LED - 유연 전자 소재를 위한 레이저 재료 상호작용.

연구성과

자가발전 유연압전 센서

음성 인식(Voice Recognition, VR)은 미래의 사물 인터넷(IoT) 시대를 위한, 가장 간단하고 직관적인 사용자 인터페이스입니다. FAND의 스마트 음향 센서는 인간의 달팽이관 기관을 모방한 유연 압전 재료 및 장치 구조를 기반으로 합니다. FAND 연구팀은 사람의 음성 주파수 대역인100~8kHz의 고감도 인식이 가능한 다채널 공진형 유연압전 음향 센서를 개발했습니다. 이러한 스마트 음향 센서는 기존 마이크보다 높은 감도를 자랑하며, 4~8배 더 먼 거리에서도 음성 인식이 가능합니다. 인공지능 기술을 활용하면 화자 인식률에서 97.5%를 달성하며 기존 상용 휴대폰의 마이크폰보다 오류율이 75% 이상 줄일수 있었습니다. FAND 그룹의 공진형 음향 센서는 인공지능, 스마트 가전, 커넥티드 카, 음성 보안 등의 분야에 적용할 수 있습니다.

압전 효과는 압전 소재에 가해지는 압력 또는 굽힘에 의해 전압이 생성되는 것을 의미합니다. 페로브스카이트 구조의 세라믹 압전 재료를 유연하게 만들어 세계 최고 성능의 유연 압전 소재를 개발하였으면 이를 활용하여 음성 센서, 헬스케어 센서 및 자가발전 에너지원으로 신개념 기술 개발에 성공하였습니다. 유연한 자가발전 소자는 심장 박동 및 혈류와 같은 인체의 미세한 움직임에 반응하여 기계적 에너지를 전기로 변환할 수 있으며, 이는 배터리가 필요하지 않는 자가발전 혈압측정 센서를 개발하는 데 성공하였습니다.

 

유연한 마이크로 LED

FAND 연구팀이 개발한 무기물 기반 마이크로 LED (GaAs GaN)는 얇고 유연하여 디스플레이 및 TV에 이용될 수 있습니다. 이를 가능하게 하기 위하여 유연 마이크로 LED를 전사하기 위한 진공전사 기반의 전사 기술을 개발하였으며, 소자 관점에서는 이방성 전도성 필름(Anisotropic Conductive Film) 기반의 고효율의 수직형 마이크로 LED를 구현하였습니다. 이러한 유연 마이크로 LED는 생체에 부착하거나 이식하여 의학용 광전자 장치를 가능하게 하였습니다. 이에 최적화된 유연한 생체 광전자 시스템은 전면적 발광형 패치 형태로 만들어 얼굴에 부착하면 피부 미용 분야로 활용될 수 있습니다. 또한 생체 삽입형 마이크로 LED는 뇌, 심장, 척추의 혈관 등에 이식 및 부착하게 되면 질병의 감지 뿐만 아니라 신경 광유전 신호 제어에 활용되어 질병 치료 분야에도 활용될 수 있을 것입니다.

 

뉴로모픽 컴퓨팅용 반도체 메모리 기술

현재의 컴퓨터는 뇌와 같은 지능적인 인식이 가능하지 않으며, 폰노이만 구조를 기반으로 한 빠른 계산 기계에 불과하다. 미래의 인공지능을 효율적으로 실현하기 위해서는 인식 및 판단과 같은 뇌기능을 방대한 뉴런과 시냅스의 병렬 어레이로 처리는 뉴로모픽 컴퓨팅을 구현하여야 한다. FAND 랩에서는 상변화 메모리 소자의 히터를 멤리스터로 대체하여 뉴런과 시냅스를 한 unit 소자안에서 모사하는 데 성공하였으며, 이를 통하여 다양한 뇌 기능을 구현할 수 있다. STDP(Spike-timing dependent plasticity) 기반의 멤리스터는 저저항 상태에서 고저항 상태로의 점진적 전환을 구현하여 Multi Layer 정보처리를 실현하였으며, 궁극적으로는 이들 소자들을 적층 및 집적하여 뇌와 유사한 컴퓨터를 개발하고자 한다.

        

□ 레이저-물질 상호작용 기반의 플렉서블 전자 소재

빛의 국부적선택적 조사를 활용하여 광유도 가열 기술을 유도하며플라스틱 기판 상에서도 다양한 고성능 반도체 소재를 쉽게 구현할 수 있습니다레이저는 극단초(ns~μs)의 1,000도 이상의 고온 광열 처리가 가능하기에 플라스틱을 녹이지 않으면서도 유연한 전극 소재에너지 하베스터터치스크린 패널메모리 소재반도체 어닐링 기술 등의 다양한 플렉서블 응용 기술에 이용될 수 있습니다저희 랩은 엑시머, IR, 그린 레이져플래쉬 램프 등의 다양한 파장과 조사 시간을 갖는 레이져 및 노하우를 보유하고 있으며이를 재료와의 상호반응에 최적화 되도록 랩구성을 갖추고 있습니다.

 

        

      [유연압전 음성센서]                       [혈압센서]                           [마이크로LED]                         [뉴로모픽 소자]                  [레이져-빛 물질반응]

   

  [연구성과 동영상]