Circuits and Systems Design Lab
전기전자공학과 김재준
Circuits and Systems Design Lab은 전기전자공학 기반의 첨단 센서 신호처리 및 집적회로(ROIC) 설계 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 반도체 소자 및 회로 기술을 바탕으로, 다양한 환경 및 생체 신호를 정밀하게 측정하고 분석할 수 있는 지능형 센서 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 멀티모드, 멀티채널 센서 인터페이스, 고해상도 아날로그-디지털 변환기, 자가 보정 및 드리프트 보상 회로, 온칩 신경망 기반 패턴 인식 등 다양한 핵심 기술을 융합하여, 차세대 스마트 센서 시스템의 소형화, 저전력화, 고신뢰성화를 실현하고 있습니다.
본 연구실은 웨어러블 헬스케어, 환경 모니터링, IoT, 자율주행, 스마트시티 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 센서 및 신호처리 플랫폼을 개발합니다. 예를 들어, 피부 부착형 패치, 전자피부(e-skin), 목걸이형 혈압 및 심혈관 모니터링 디바이스, 초소형 가스 센서, 자가 발전형 에너지 하베스팅 센서 등 다양한 형태의 스마트 디바이스를 연구하고 있습니다. 이러한 시스템은 실시간 데이터 수집, 무선 통신, 엣지 컴퓨팅 기반 인공지능 분석, 장기적 신뢰성 확보 등 첨단 기술이 집약되어 있습니다.
특히, 본 연구실은 센서 신호의 전처리, 특징 추출, 패턴 인식 등 복잡한 연산을 집적회로 수준에서 구현함으로써, 기존의 서버 기반 데이터 처리 구조를 탈피하고, 엣지(Edge) 디바이스에서 실시간 인공지능 기반 분석이 가능하도록 합니다. 이를 통해 센서 시스템의 응답 속도와 에너지 효율을 극대화하며, 차세대 스마트 센서 및 자가 진단형 디바이스 개발에 기여하고 있습니다.
또한, 환경 변화에 강인한 자가 보정 및 연속학습(continual learning) 회로, 초저전력 동작을 위한 전력관리 인터페이스, 다양한 센서 신호의 융복합 및 초소형화 기술 등도 활발히 연구되고 있습니다. 이를 바탕으로, 본 연구실은 국내외 다양한 산학연 협력 프로젝트와 특허, 논문, 국제학회 발표 등에서 우수한 성과를 창출하고 있습니다.
Circuits and Systems Design Lab은 앞으로도 반도체 기반의 지능형 센서 및 신호처리 기술을 선도하며, 미래 사회의 다양한 요구에 부합하는 혁신적인 융합 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다. 이를 통해 스마트 헬스케어, 환경 안전, 모빌리티, IoT 등 다양한 분야에서 실질적인 사회적 가치를 창출하고, 차세대 전자공학 및 융합기술 발전에 중추적인 역할을 수행하고자 합니다.
Multi-Sensor Systems
Smart Sensors
AI-based Signal Processing
지능형 센서 신호처리 및 집적회로(ROIC) 설계
지능형 센서 신호처리 및 집적회로(ROIC) 설계는 다양한 환경 및 생체 신호를 정밀하게 측정하고 분석하기 위한 핵심 기술입니다. 본 연구실에서는 전기화학, 가스, 바이오, 환경 등 다양한 센서 신호를 효과적으로 처리할 수 있는 멀티모드, 멀티채널 집적회로를 개발하고 있습니다. 이러한 회로는 센서의 특성 변화, 노이즈, 드리프트 등 다양한 외란에 강인한 신호처리 알고리즘과 하드웨어 구조를 포함하며, 실시간 데이터 전처리 및 패턴 인식 기능을 온칩에서 구현함으로써 센서 시스템의 소형화와 저전력화를 동시에 달성합니다.
특히, 본 연구실은 아날로그 및 디지털 신호처리 기술을 융합하여, 센서 데이터의 정확도와 신뢰성을 극대화하는 다양한 회로 구조를 제안합니다. 예를 들어, 자가 보정 및 드리프트 보상 기능, 고해상도 아날로그-디지털 변환기(ADC), 신경망 기반 온칩 분류기, 그리고 환경 변화에 적응하는 연속학습(continual learning) 회로 등이 대표적입니다. 이러한 기술들은 IoT, 웨어러블, 환경 모니터링, 헬스케어 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능 센서 플랫폼의 핵심이 됩니다.
더불어, 본 연구실은 센서 신호의 전처리, 특징 추출, 패턴 인식 등 복잡한 연산을 집적회로 수준에서 구현함으로써, 기존의 서버 기반 데이터 처리 구조를 탈피하고, 엣지(Edge) 디바이스에서 실시간 인공지능 기반 분석이 가능하도록 합니다. 이를 통해 센서 시스템의 응답 속도와 에너지 효율을 극대화하며, 차세대 스마트 센서 및 자가 진단형 디바이스 개발에 기여하고 있습니다.
웨어러블 및 환경 모니터링용 스마트 센서 플랫폼
웨어러블 및 환경 모니터링용 스마트 센서 플랫폼은 인간의 생체 신호와 주변 환경 정보를 실시간으로 측정, 분석, 전송하는 첨단 융합 기술입니다. 본 연구실은 피부 부착형 패치, 전자피부(e-skin), 목걸이형 디바이스 등 다양한 형태의 웨어러블 센서 시스템을 개발하고 있으며, 이들 시스템은 혈압, 심전도, 혈중 산소포화도, 생체 임피던스, 수면 단계 등 다양한 생리 신호를 연속적으로 모니터링할 수 있습니다. 또한, 가스, 온도, 습도, 유해물질 등 환경 정보를 동시에 측정할 수 있는 복합 센서 플랫폼도 연구 중입니다.
이러한 스마트 센서 플랫폼은 초저전력 설계, 무선 통신, 자가 발전(에너지 하베스팅), 자가 보정 및 장기 안정성 확보 등 다양한 첨단 기술이 융합되어 있습니다. 예를 들어, 트리보일렉트릭 나노제너레이터(TENG), 나노히터 기반 가스 센서, 바이오 임피던스 측정 회로, 멀티모드 신호처리 IC 등이 실제 시스템에 적용되고 있습니다. 또한, 인공지능 기반의 온디바이스(Edge AI) 신호 분석 및 패턴 인식 기술을 통해, 사용자의 건강 상태나 환경 변화를 실시간으로 감지하고, 이상 징후를 조기에 경고할 수 있습니다.
본 연구실의 스마트 센서 플랫폼은 의료, 산업, 환경, 모빌리티 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 특히 자율주행, 스마트시티, 헬스케어, 산업 안전 등 미래 지향적 응용에 최적화되어 있습니다. 이러한 연구는 사회적 요구에 부합하는 맞춤형 센서 시스템 개발과 더불어, 차세대 IoT 및 융합형 디지털 헬스케어 산업 발전에 크게 기여하고 있습니다.
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Advancing Humidity-Resistant Triboelectric Nanogenerators Through MoS2-Encapsulated SiO2 Nanoparticles for Self-Powered Gas Sensing Applications
Kim, D-H, Park, JY, Choi, HS, Cho, J, Kim, HS, Mo, JE, Kim, J-K, Yoon, TK, Hur, SH, Kim, JJ, Park, HS, Song, HC, Baik, JM
ADVANCED ENERGY MATERIALS, 202505
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An Adhesive Interposer-Based Reconfigurable Multi-Sensor Patch Interface With On-Chip Quantized Time-Domain Feature Extraction
Pyeon, YJ, Cho, J, Choi, G, Yeom, J, Kim, H, Cho, S, Kim, Y, Kim, T, Kwak, J-H, Cho, W, Jeong, W, Kim, MW, Lee, YS, Shin, H, Jeong, HE, Kim, JJ
IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, 202504
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A Chronic Diseases Detection Integrated Interface With Anti-Drift Normalization and On-Chip Classification Schemes
Yeom, J, Song, M, Cho, JH, Pyeon, YJ, Cho, J, Kim, H, Cho, S, Lee, Y, Lee, Y, Kim, JJ
IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS I-REGULAR PAPERS, 202503
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심장혈관계 질환 예측,분석,모니터링 메타패치 및 생체신호 연속측정 웨어러블 제품 개발
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AI기반 지능형 센서 신호처리 ROIC 플랫폼 기술개발
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UNIST 미래모빌리티연구센터 연구지원 사업(4차년도)
