SHIM RESEARCH GROUP
전자공학전공 심현석
SHIM RESEARCH GROUP은 기계적으로 유연하고 고성능, 저전력 특성을 갖춘 차세대 전자소자 및 신소재 개발에 중점을 두고 있는 연구실입니다. 본 연구실은 전자공학, 재료공학, 기계공학, 의생명공학 등 다양한 학문 분야가 융합된 다학제적 연구를 통해, 기존의 딱딱한 전자소자가 갖는 한계를 극복하고, 생체 조직이나 움직임이 많은 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 혁신적인 전자소자 플랫폼을 구축하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 신축성·유연성 소재 설계, 고성능 트랜지스터 및 신경모방 소자 개발, 소프트 일렉트로닉스 제조 기술, 그리고 인공지능 및 바이오일렉트로닉스 응용 등입니다. 특히, 소재의 구조적 설계와 전기적·기계적 특성의 최적화를 통해, 신축성 있는 반도체, 고효율 트랜지스터, 신경모방 소자 등 다양한 소자를 개발하고 있으며, 이러한 소자는 인공지능, 전자피부, 소프트 로보틱스, 웨어러블 헬스케어, 생체이식형 디바이스 등 다양한 미래 응용 분야에 적용되고 있습니다.
본 연구실은 고분자, 유기 반도체, 나노복합재 등 다양한 신소재를 설계하여, 기계적 변형에도 안정적인 전기적 특성을 유지할 수 있도록 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 고해상도 패터닝, 대면적 공정, 저온·저비용 제조 등 산업화에 적합한 혁신적인 제조 기술을 개발하여, 웨어러블 및 바이오일렉트로닉스 분야의 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
신경모방 소자 및 인공지능 융합 응용 분야에서도 선도적인 연구를 수행하고 있으며, 신축성 소재와 소자 기술을 바탕으로, 기계적 변형에도 신경 시냅스 특성을 유지하는 인공 시냅스 소자, 분산형 인지 스킨, 신경망 기반 이미지 인식 등 다양한 인공지능 응용을 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 미래의 스마트 헬스케어, 재활 로봇, 인공 감각 시스템, 생체 모방형 인공지능 하드웨어 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 열고 있습니다.
SHIM RESEARCH GROUP은 앞으로도 차세대 전자소자 및 신소재 개발을 통해, 인간과 기계, 생명과 전자가 융합되는 새로운 미래를 선도하고자 합니다. 연구실의 다양한 연구 성과와 혁신적인 기술은 세계적 학술지에 다수 게재되고 있으며, 실제 산업 및 의료 현장에 적용될 수 있는 실용적 기술로 발전하고 있습니다.
Neuromorphic device
Soft Electronic Materials
Neuromorphic Devices
기계적으로 유연한 고성능 저전력 전자소자 개발
SHIM RESEARCH GROUP은 기계적으로 유연하면서도 고성능, 저전력 특성을 갖는 차세대 전자소자 개발에 집중하고 있습니다. 기존의 전자소자는 주로 딱딱한 재료로 구성되어 있어 생체 조직이나 움직임이 많은 환경에 적용하는 데 한계가 있었습니다. 본 연구실은 이러한 한계를 극복하기 위해 신축성과 유연성을 갖춘 전자소자 및 소재를 설계하고, 이를 기반으로 다양한 응용 분야에 적용 가능한 전자소자 플랫폼을 구축하고 있습니다.
연구팀은 소재의 구조적 설계와 전기적·기계적 특성의 최적화를 통해, 신축성 있는 반도체, 고효율 트랜지스터, 신경모방 소자 등 다양한 소자를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 신축성 있는 n형 유기 반도체를 엘라스토머-반도체-엘라스토머 구조로 적층하여, 50% 이상의 신장에도 성능 저하가 거의 없는 통합 전자소자를 구현하였습니다. 이러한 연구는 Nature Electronics, Science Advances 등 세계적 학술지에 다수 게재되었으며, 실제로 신축성 트랜지스터, 논리회로, 포토디텍터, 촉각 센서 등으로 확장되고 있습니다.
이러한 유연 전자소자는 인공지능, 전자피부(e-skin), 소프트 로보틱스, 웨어러블 헬스케어, 생체이식형 디바이스 등 다양한 미래 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 특히, 생체 조직과 유사한 기계적 특성을 갖추어 인체와의 친화적 인터페이스를 제공하며, 차세대 스마트 헬스케어 및 바이오일렉트로닉스 분야에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다.
신소재 설계 및 소프트 일렉트로닉스 제조 기술
본 연구실은 전자소자 응용을 위한 신축성·유연성 소재의 설계와, 이를 활용한 소프트 일렉트로닉스 제조 기술 개발에 주력하고 있습니다. 기존의 전자소자 소재는 주로 무기물 기반의 딱딱한 재료였으나, SHIM RESEARCH GROUP은 고분자, 유기 반도체, 나노복합재 등 다양한 신소재를 설계하여, 기계적 변형에도 안정적인 전기적 특성을 유지할 수 있도록 연구를 진행하고 있습니다.
특히, 전자소자 제조 공정에서 고해상도 패터닝, 대면적 공정, 저온·저비용 제조 등 산업화에 적합한 기술을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 고분자 기반의 신축성 트랜지스터, 센서, 신경모방 소자 등은 기존 실리콘 기반 소자와 달리, 인체 피부나 로봇 표면에 직접 부착하거나, 자유롭게 변형되는 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 또한, 전자잉크를 활용한 드로온스킨(draw-on-skin) 전자소자, 고해상도 유기 반도체 패터닝 등 혁신적인 제조 기술을 통해 웨어러블 및 바이오일렉트로닉스 분야의 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
이러한 소재 및 제조 기술은 차세대 웨어러블 디바이스, 스마트 헬스케어 시스템, 생체이식형 전자기기 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 실제로 인간-로봇 인터페이스, 신경망 기반 인공지능 시스템, 스마트 센서 네트워크 등 첨단 융합기술의 기반이 되고 있습니다.
신경모방 소자 및 인공지능 융합 응용
SHIM RESEARCH GROUP은 신경모방(Neuromorphic) 소자 및 인공지능 융합 응용 분야에서도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 생물학적 신경망의 시냅스 기능을 모사하는 신축성 신경모방 트랜지스터, 인공 시냅스, 분산형 인지 스킨 등은 차세대 인공지능 하드웨어의 핵심 기술로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 신축성 소재와 소자 기술을 바탕으로, 기계적 변형에도 신경 시냅스 특성을 유지하는 인공 시냅스 소자를 개발하였으며, 이를 활용한 분산형 인지 시스템, 신경망 기반 이미지 인식, 패턴 학습 등 다양한 인공지능 응용을 실현하고 있습니다.
특히, 신경모방 소자는 전자피부, 소프트 로봇, 웨어러블 디바이스 등에서 외부 자극을 감지하고, 이를 신경 신호로 변환하여 실시간으로 처리할 수 있는 기능을 제공합니다. 예를 들어, 인간 팔에 부착된 신경모방 전자피부가 촉각 신호를 로봇 손에 전달하거나, 인공 신경망을 통해 이미지를 인식하는 등, 인간-기계 인터페이스의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.
이러한 연구는 미래의 스마트 헬스케어, 재활 로봇, 인공 감각 시스템, 생체 모방형 인공지능 하드웨어 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 열고 있으며, 실제로 세계적 학술지에 다수의 논문이 발표되고 있습니다.
1
Elastic integrated electronics based on a stretchable n-type elastomer–semiconductor–elastomer stack
Hyunseok Shim†, Kyoseung Sim†, Binghao Wang†, Yongcao Zhang†, Shubham Patel, Seonmin Jang, Tobin J Marks, Antonio Facchetti, Cunjiang Yu*
Nature Electronics, 2023
2
Fully rubbery Schottky diode and integrated devices
Seonmin Jang†, Hyunseok Shim†, Cunjiang Yu*
Science Advances, 2022
3
An elastic and reconfigurable synaptic transistor based on a stretchable bilayer semiconductor
Hyunseok Shim, Faheem Ershad, Shubham Patel, Yongcao Zhang, Binghao Wang, Zhihua Chen, Tobin J Marks, Antonio Facchetti, Cunjiang Yu*
Nature Electronics, 2022
1
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