이 연구 주제는 밀리미터파와 테라헤르츠 대역에서 동작하는 고성능 안테나 및 배열 안테나의 설계 방법을 개발하는 데 초점을 둔다. 연구실은 레이더, 6G 통신, 고해상도 센싱과 같은 차세대 응용을 겨냥하여 마이크로스트립 진행파 직렬 급전 배열, 패치 안테나, 콤라인 배열 등 다양한 구조를 다루며, 고이득·저부엽·광대역 특성을 동시에 만족시키는 설계 문제를 해결하고자 한다. 특히 고주파 대역에서는 소자 간 상호결합과 위상 오프셋이 성능에 큰 영향을 미치기 때문에, 이를 정량적으로 보상하는 설계식과 구조 최적화가 핵심 과제이다. 연구실의 대표 성과로는 마이크로스트립 진행파 직렬 급전 배열 안테나에서 동위상 방사를 보장하기 위한 비반복적 설계 기법이 있다. 기존에는 전파 전자기 전영역 시뮬레이션과 반복 최적화가 필수적이었지만, 이 연구는 소자 간 위상 편차를 설계식에 직접 반영해 최적 간격을 빠르게 도출하는 방법을 제시하였다. 이를 통해 76.5 GHz 대역에서 브로드사이드 빔, 낮은 부엽 수준, 안정적인 이득 특성을 실험적으로 검증하였으며, 고주파 배열 안테나 설계의 복잡도를 크게 낮추는 기반을 마련했다. 이러한 연구는 차량용 레이더, 6G 무선 프론트엔드, 고정밀 이미징 시스템과 같은 실제 산업 응용으로 확장될 수 있다. 앞으로는 140 GHz 이상 대역에서의 집적형 빔포밍, 반도체 패키징과 결합된 안테나 구조, 능동 소자와 연계된 가변형 배열 설계로 발전할 가능성이 크다. 따라서 본 연구는 전자파 이론과 실용 하드웨어 구현을 연결하는 핵심 분야로서, 차세대 초고주파 무선 시스템의 기반 기술을 제공한다.

이 연구 주제는 전자기파의 반사, 투과, 위상, 편파를 정밀하게 제어할 수 있는 메타표면과 호이겐스 메타표면의 설계 및 구현을 다룬다. 연구실은 전기 다이폴과 자기 다이폴 응답을 동시에 활용하는 호이겐스 원리를 기반으로, 평면 구조에서 높은 효율과 넓은 위상 제어 범위를 달성하는 메타표면 소자를 개발하고 있다. 특히 재구성 가능한 지능형 표면(RIS) 기술은 차세대 이동통신, 스마트 중계기, 무선 센싱 시스템에서 전파 환경을 능동적으로 조절하는 핵심 기술로 주목받고 있다. 연구실은 1-bit 반사형 메타표면에서 양자화 로브와 부엽을 줄이기 위한 사전 위상 부여 기법, 그리고 바랙터와 바이어스 라인을 집적한 평면형 재구성 호이겐스 메타표면을 통해 넓은 빔 조향 범위를 구현하는 성과를 제시하였다. 140 GHz 대역의 반사형 메타표면에서는 제한된 비트 수에도 불구하고 효율적인 로브 억제와 반사 성능을 달성하였고, 5.5 GHz 대역의 재구성형 HMS에서는 대구경 평면 구조에서 -70도에서 +70도까지의 광범위한 빔포밍을 실증했다. 이는 저복잡도와 고기능성을 동시에 만족시키는 메타표면 설계 전략으로 평가할 수 있다. 이 연구는 6G 통신의 커버리지 확장, 인빌딩 중계기, 고효율 무선 링크 형성, 차세대 센서 플랫폼에 직접 연결된다. 향후에는 더 높은 주파수 대역, 더 미세한 위상 분해능, 편파 제어 기능, 저전력 구동 회로와의 결합이 중요한 발전 방향이 될 것이다. 결과적으로 본 연구실의 메타표면 연구는 전자기파를 수동적으로 수신하는 수준을 넘어, 전파 환경 자체를 설계 가능한 대상으로 바꾸는 미래형 전자전기 기술의 핵심 축을 이룬다.

이 연구 주제는 적외선 대역 전자기파를 나노안테나로 수집하고, 이를 열전 효과를 통해 직접 전기 신호로 변환하는 초소형 소자 기술에 관한 것이다. 연구실은 보우타이, Z형, 크로스형 등 다양한 나노안테나 구조와 바이메탈 열전대를 결합하여, 기존 광자 기반 소자와 차별화되는 비냉각형·온칩형 적외선 검출 및 에너지 하베스팅 플랫폼을 개발하고 있다. 이러한 접근은 저온 열원에서 버려지는 적외선 에너지의 활용뿐 아니라, 고해상도 편광 이미징과 차세대 센서 응용에서도 큰 잠재력을 가진다. 대표 연구로는 접지형 및 개방형 SiO2 기판을 이용해 온도차와 개방전압을 극대화한 열전 나노안테나가 있으며, 이를 통해 기존 수준을 크게 상회하는 출력 전압 특성을 달성했다. 또한 원형 편광을 직접 구분할 수 있는 Z형 열전 나노안테나 기반 검출기를 제안하여, 원형 이색성과 높은 감도를 갖는 소형 적외선 편광 센서를 구현하였다. 이는 편광 상태를 복잡한 광학 부품 없이 전기 신호로 바로 변환할 수 있다는 점에서 소형화와 집적화 측면의 장점이 크다. 이 연구는 의료 진단, 원격탐사, 우주 물질 분석, 군사용 탐지, 악천후 환경 인식, 차량 센서 등 다양한 분야로 확장될 수 있다. 앞으로는 Full-Stokes 편광 검출, 대면적 배열화, CMOS 호환 공정, 고출력 에너지 하베스팅 구조 개발이 중요한 과제가 될 것이다. 본 연구실의 열전 나노안테나 연구는 전파공학과 나노광전자, 재료공학, 센서공학이 융합된 영역으로서, 차세대 적외선 센싱과 에너지 변환 기술의 새로운 방향을 제시한다.