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AMSE Lab

한국과학기술원 기계공학과

김산하 교수

Lithium Metal Batteries

Li-metal batteries

Electrostatic Adhesion

AMSE Lab

기계공학과 김산하

AMSE 연구실은 기계공학과를 기반으로 첨단 제조 및 표면공학 분야에서 세계적인 연구를 선도하고 있습니다. 연구실의 핵심 목표는 고체-고체 접촉 시 발생하는 접착, 마찰, 마모, 물질 전달, 변형 등 다양한 표면 현상을 정밀하게 이해하고, 이를 바탕으로 혁신적인 제조 공정과 고기능성 표면을 설계하는 것입니다. 이론적 모델링, 실험, 데이터 분석을 유기적으로 결합하여, 산업 현장에서 요구되는 신뢰성 높은 인터페이스와 정밀 엔지니어링을 실현하고 있습니다. 특히, 반도체, 디스플레이, 양자 소자 등 첨단 전자기기의 제조를 위한 화학적 기계연마(CMP), 브러시 세정, 하이브리드 본딩 등 표면 평탄화 및 집적 기술을 중점적으로 연구합니다. 탄소나노튜브, 전기증착 3차원 나노구조 등 혁신적인 소재와 공정법을 활용하여, 에너지 저장 장치, 친환경 필터, 광학센서 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 다기능 표면을 구현하고 있습니다. 또한, 하이브리드 본딩을 위한 신소재 개발, 나노미터 해상도의 표면 측정 기술, 미세구조 패드 기반의 디싱 결함 제어 등 반도체 패키징의 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 연구실은 인공지능(AI), 머신 비전, 딥러닝 등 첨단 정보통신기술을 접목한 지능형 제조 및 디지털 생산 플랫폼 개발에도 앞장서고 있습니다. 다종소재 적층제조(3D 프린팅), 공정 모니터링, 최적화 등 다양한 연구를 통해 자율적이고 맞춤형, 신뢰성 높은 생산 시스템을 구현하고 있습니다. 딥러닝 기반의 CNC 밀링 공정 최적화, 잉크젯 프린팅의 실시간 상태 모니터링, 다종소재 3D 프린팅 장비 개발 등 다양한 응용 사례가 있습니다. 이러한 연구는 표면 현상의 근본적인 이해를 바탕으로, 마찰 및 마모를 최소화하고, 접착력과 변형을 정밀하게 제어할 수 있는 차세대 공정 및 제품 개발로 이어집니다. 미래에는 더욱 복잡한 다중 소재 시스템, 극한 환경에서의 신뢰성 확보, 그리고 맞춤형 표면 기능 구현 등으로 연구가 확장될 전망입니다. AMSE 연구실은 산업계와의 긴밀한 협력, 다양한 특허 및 논문 발표, 국내외 학회 수상 등 활발한 연구성과를 바탕으로, 미래 제조 및 표면공학 분야의 혁신을 이끌어가고 있습니다. 앞으로도 소재-공정-응용의 통합 최적화, 대량생산 및 산업 현장 적용을 위한 자동화·지능화 기술 개발을 통해, 고부가가치 산업의 핵심 기반 기술을 선도할 것입니다.

Lithium Metal Batteries
Li-metal batteries
Electrostatic Adhesion
고기능성 공학 표면 설계 및 접촉역학
AMSE 연구실은 고기능성 공학 표면의 설계와 접촉역학에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 두 개의 고체 표면이 접촉할 때 발생하는 접착, 마찰, 마모, 물질 전달, 변형 등 다양한 표면 현상을 정량적으로 이해하고, 이를 이론적 모델, 실험, 데이터 분석을 통해 규명합니다. 이러한 연구는 반도체, 에너지, 로봇 등 다양한 산업 분야에서 신뢰성 높은 인터페이스와 정밀 엔지니어링을 실현하는 데 필수적입니다. 특히, 연구실은 접촉역학 기반의 이론 모델을 개발하여, 자동차 볼트 체결 공정의 마찰 예측 알고리즘, 반도체 제조 공정의 연마 패드 설계, 다양한 소재 간의 마찰 및 마모 특성 분석 등 실제 산업 현장에 적용 가능한 솔루션을 제시하고 있습니다. 실험적으로는 미세 구조를 가진 연마 패드, 자기유변탄성체 패드, 탄소나노튜브 기반의 고정 연마재 패드 등 다양한 표면 구조체를 제작하여 그 성능을 평가합니다. 이러한 연구는 표면 현상의 근본적인 이해를 바탕으로, 마찰 및 마모를 최소화하고, 접착력과 변형을 정밀하게 제어할 수 있는 차세대 공정 및 제품 개발로 이어집니다. 미래에는 더욱 복잡한 다중 소재 시스템, 극한 환경에서의 신뢰성 확보, 그리고 맞춤형 표면 기능 구현 등으로 연구가 확장될 전망입니다.
첨단 반도체 및 에너지 소자 제조를 위한 표면 공정 및 하이브리드 본딩
연구실은 반도체, 디스플레이, 양자 소자 등 첨단 전자기기의 제조를 위한 화학적 기계연마(CMP), 브러시 세정, 하이브리드 본딩 등 표면 평탄화 및 집적 기술을 중점적으로 연구합니다. 특히, 패드 설계, 인터페이스 엔지니어링, AI 기반 공정 최적화 등 다양한 방법을 통해 표면 손상, 소재 이종성, 집적 복잡성 문제를 해결하고 있습니다. 최근에는 탄소나노튜브, 전기증착된 3차원 나노구조 등 혁신적인 소재와 공정법을 활용하여, 에너지 저장 장치, 친환경 필터, 광학센서 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 다기능 표면을 구현하고 있습니다. 또한, 하이브리드 본딩을 위한 신소재(예: PVD SiCN, Ru 패시베이션 층 등) 개발, 나노미터 해상도의 표면 측정 기술, 미세구조 패드 기반의 디싱 결함 제어 등 반도체 패키징의 신뢰성 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 고집적 반도체, 고성능 에너지 소자, 친환경 시스템 등 미래 산업의 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로는 더욱 미세한 구조 제어, 소재-공정-응용의 통합 최적화, 대량생산 및 산업 현장 적용을 위한 자동화·지능화 기술로 연구가 발전할 것입니다.
지능형 제조 및 디지털 생산 플랫폼
AMSE 연구실은 인공지능(AI), 머신 비전, 딥러닝 등 첨단 정보통신기술을 접목한 지능형 제조 및 디지털 생산 플랫폼 개발에 앞장서고 있습니다. 다종소재 적층제조(3D 프린팅), 공정 모니터링, 최적화 등 다양한 연구를 통해 자율적이고 맞춤형, 신뢰성 높은 생산 시스템을 구현하고 있습니다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 CNC 밀링 공정 최적화, 잉크젯 프린팅의 실시간 상태 모니터링, 다종소재 3D 프린팅 장비 개발, 머신 비전을 활용한 제조공정의 실시간 품질 관리 등 다양한 응용 사례가 있습니다. 이러한 기술은 기존의 수작업 및 경험 의존적 제조 방식에서 벗어나, 데이터 기반의 자동화·지능화된 생산 체계로의 전환을 가능하게 합니다. 향후 연구실은 공정 데이터의 실시간 수집·분석, AI 기반의 공정 제어 및 예지보전, 유연하고 확장성 있는 생산 플랫폼 구축 등으로 연구를 확장할 계획입니다. 이를 통해 소량 다품종, 고정밀, 고신뢰성 제조가 요구되는 미래 산업 환경에서 경쟁력을 확보할 수 있을 것입니다.
1
Material removal rate model in chemical-mechanical polishing using micro-structured pads
Seounghee Yun, Hyun Jun Ryu, Sanha Kim
International Journal of Mechanical Sciences, 2025
2
Hot-end co-extrusion of multiple thermoplastic filaments for unblended composite additive manufacturing
Taemin Kim, Sanha Kim
Virtual and Physical Prototyping, 2025
3
A mechanics-based predictive model for scratching defects and its application for pad selection in chemical mechanical polishing
Hyeongmin Je, Dong Geun Kim, Seounghee Yun, Somin Shin, Haesung A. Lee, Hyunsoo Kim, Sanha Kim
Tribology International, 2025
1
(RCMS)스마트야드 전문인력양성(2024년도)
한국산업기술진흥원
2024년 03월 ~ 2025년 02월
2
초미세 오염물 제거를 위한 능동정전식 나노튜브 세정브러쉬
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
1 나노미터, 1 차원 연마 소재를 이용한 원자층 표면가공 기술(2024년도)
한국과학기술원
2024년 01월 ~ 2024년 12월