카이스트 제1원리 나노소자 컴퓨팅 연구실

반도체공학대학원-전기및전자공학부 김용훈

카이스트 제1원리 나노소자 컴퓨팅 연구실은 원자 수준에서의 소자 시뮬레이션과 기능성 양자 소재 연구를 선도하는 세계적 연구 그룹입니다. 본 연구실은 다공간 밀도범함수론(MS-DFT) 등 첨단 제1원리 계산 이론을 개발 및 적용하여, 반도체 및 에너지 소자의 동작 원리를 원자적 관점에서 규명하고 있습니다. 이를 통해 차세대 전자 소자, 에너지 변환 및 저장 소자, 양자 센싱 및 컴퓨팅 소자 등 다양한 미래형 소자의 설계와 최적화에 기여하고 있습니다. 연구실은 그래핀, 탄소나노튜브, 풀러렌, 이차원 반도체(TMDs), 하이브리드 할라이드 페로브스카이트 등 저차원 양자 소재의 성장, 자기조립, 계면 특성, 산화 및 3차원 구조화 등 다양한 물리적·화학적 특성을 심층적으로 연구합니다. 또한, 나노스케일 계면에서의 전자 및 이온 수송, 결함 특성, 비평형 양자 현상 등을 제1원리 시뮬레이션과 실험적 데이터와 연계하여 분석함으로써, 소자의 성능과 신뢰성을 극대화하는 설계 전략을 도출하고 있습니다. 특히, 연구실은 'More Moore'와 'More than Moore' 패러다임에 부합하는 다치 논리 소자, 탄소/2D 전자소자, 뉴로모픽 컴퓨팅 소자, 양자 센싱 및 컴퓨팅 소자, 에너지 변환 및 저장 소자 등 다양한 응용 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 인공지능 및 멀티스케일 계산 기법을 접목한 대규모 시뮬레이션, DeepSCF 등 AI 기반 가속화 모델 개발 등 첨단 기술을 적극적으로 도입하여, 기존에 불가능했던 대규모 소자 시뮬레이션을 실현하고 있습니다. 연구실의 연구 성과는 국내외 유수 학술지 및 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 삼성전자, KISTI, 한국연구재단 등과의 산학협력을 통해 실제 산업 현장에 적용되고 있습니다. 또한, 다수의 특허 출원 및 수상 경력을 보유하고 있어, 학계와 산업계 모두에서 높은 평가를 받고 있습니다. 앞으로도 카이스트 제1원리 나노소자 컴퓨팅 연구실은 원자 규모의 이론과 시뮬레이션을 바탕으로, 반도체 및 에너지 소자의 혁신적 설계와 성능 향상에 기여하며, 미래 정보·에너지 기술의 패러다임 전환을 선도할 것입니다.