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BioElectronics & Integrated System Lab
서울시립대학교 첨단융합학부
이신형 교수
웨어러블/유연 뉴로모픽(유기·플렉서블 메모리/시냅스)
고집적 크로스포인트 시냅스 어레이(셀렉터 포함)
인-센서·니어-센서 컴퓨팅(근전도/촉각 등 센서+시냅스 결합)
기본 정보
연구 분야
프로젝트
논문
구성원

BioElectronics & Integrated System Lab

서울시립대학교 첨단융합학부 이신형 교수

BioElectronics & Integrated System Lab(바이오전자소자 및 통합시스템 연구실)은 바이오모방 소자, 스마트 웨어러블 전자, 인공지능 하드웨어 및 뉴로모픽 시스템 분야를 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 생체 신경망의 동작 원리를 모사한 인공 시냅스, 멤리스터, 신경모사 트랜지스터 등 다양한 차세대 전자 소자 개발에 주력하고 있습니다. 이를 통해 인간의 뇌 기능을 하드웨어적으로 구현하고, 정보 처리 및 기억 메커니즘을 전자 소자에 적용하는 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 유기 및 무기 소재를 기반으로 한 유연 전자 소자, 고집적 메모리 어레이, 웨어러블 신경망 시스템 등 다양한 응용 분야에 적합한 소자와 시스템을 설계 및 제작하고 있습니다. 이러한 연구는 피부 부착형, 의류 일체형, 생체 삽입형 등 다양한 형태의 웨어러블 디바이스 개발로 확장되고 있으며, 실제 헬스케어, 스마트 의류, 재활 로봇, 생체 신호 모니터링 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있습니다. 또한, 본 연구실은 인공지능 하드웨어 및 뉴로모픽 시스템 개발에 집중하여, 멀티레벨 메모리 셀, 자가선택형 멤리스터, 고집적 크로스포인트 어레이 등 고성능 신경망 하드웨어를 구현하고 있습니다. 이를 바탕으로 이미지 인식, 패턴 분류, 모터 제어 등 다양한 인공지능 응용 분야에서 우수한 성능을 입증하고 있습니다. 신경망 기반의 하드웨어 인공지능 시스템을 유연 소자에 집적함으로써, 실시간 데이터 처리, 저전력 동작, 고신뢰성 및 내구성을 동시에 달성할 수 있습니다. 연구실의 주요 연구 성과는 다수의 국제 저명 학술지 논문, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 국내외 연구기관 및 산업체와의 활발한 협력을 통해 기술의 실용화와 상용화에도 앞장서고 있습니다. 또한, 환경 친화적 소재(예: 생분해성 폴리머)와 차세대 반도체 공정 기술을 접목하여, 지속 가능한 미래 전자공학의 발전에 기여하고 있습니다. 바이오전자소자 및 통합시스템 연구실은 창의적이고 도전적인 연구 환경을 바탕으로, 미래 지능형 전자공학의 핵심 인재를 양성하고 있습니다. 학부생, 대학원생, 연구원 등 다양한 구성원이 함께 협력하며, 첨단 융합기술 개발과 실용화에 앞장서고 있습니다. 관심 있는 학생 및 연구자는 언제든지 연구실에 문의하여 함께 미래를 개척할 수 있습니다.

웨어러블/유연 뉴로모픽(유기·플렉서블 메모리/시냅스)고집적 크로스포인트 시냅스 어레이(셀렉터 포함)인-센서·니어-센서 컴퓨팅(근전도/촉각 등 센서+시냅스 결합)소자 물성·동작 메커니즘 기반 연구(RRAM/유기 트랜지스터/멤리스터 스토캐스틱 특성)PUF/하드웨어 보안(멤리스터·광응답 PUF)
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
바이오모방 소자를 위한 물리학적 기반 연구 thumbnail
바이오모방 소자를 위한 물리학적 기반 연구
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

67총합

5개년 연도별 피인용 수

1,138총합
주요 논문
3
논문 전체보기
1
article
|
인용수 1
·
2025
Small Molecule‐based Memristive Framework with Hybrid Plasticity for Flexible Reservoir Computing Integration
Ji-Hwan Lee, Isaac JiHoon Cho, Chang‐Jae Beak, Hea‐Lim Park, Sin‐Hyung Lee
Advanced Functional Materials
Abstract The rapidly increasing demand for data processing at user interfaces underscores the critical need for efficient time‐series data handling in wearable and portable electronics. Reservoir computing (RC), which emulates biological computation, holds significant promise for processing temporal information. It comprises physical reservoirs and readout layers that transform time‐series signals and enable parallel computation, respectively. However, full integration of hardware RC systems on a single flexible substrate remains challenging due to the distinct functional requirements of reservoir and readout nodes. Here, a small‐molecule‐based memristive framework is presented tailored for flexible RC systems. Flexible memristor arrays incorporating a multifunctional interfacial layer that enables tunable grain distributions in the switching layer exhibit biologically inspired short‐ and long‐term plasticity, key for implementing physical reservoirs and readout networks, in a grain‐size‐dependent manner. In addition, the memristor arrays exhibit high reliability and uniform performance, with low device‐to‐device and cycle‐to‐cycle variations (≈7.87% and ≈5.19%, respectively). RC systems based on this framework exhibit efficient data compression and robust adaptability to temporal variations, such as rotational transformations, in handwritten digit recognition. These small‐molecule memristive platforms provide a promising hardware foundation for intelligent, flexible, and energy‐efficient wearable electronics.
https://doi.org/10.1002/adfm.202515933
Materials science
Reservoir computing
Plasticity
Nanotechnology
Molecule
Computer science
Composite material
Artificial neural network
Artificial intelligence
2
review
|
bronze
·
인용수 75
·
2025
Flexible Neuromorphic Electronics for Wearable Near‐Sensor and In‐Sensor Computing Systems
Hyowon Jang, Ji-Hwan Lee, Chang‐Jae Beak, Swarup Biswas, Sin‐Hyung Lee, Hyeok Kim
Advanced Materials
Flexible neuromorphic architectures that emulate biological cognitive systems hold great promise for smart wearable electronics. To realize neuro-inspired sensing and computing electronics, artificial sensory neurons that detect and process external stimuli must be integrated with central nervous systems capable of parallel computation. In near-sensor computing, synaptic devices, and sensors are used to emulate sensory neurons and receptors, respectively. In contrast, in in-sensor computing, a single multifunctional device serves as both the receptor and neuron. Bio-inspired cognitive systems efficiently detect and process stimuli through data structuring techniques, significantly reducing data volume and enabling the extension of neuromorphic applications to smart wearable systems. To construct wearable near- and in-sensor computing, it is crucial to develop artificial sensory neurons and central nervous synapses that replicate the biological functionalities. Additionally, the integrated systems must exhibit high mechanical flexibility and integration density. This review addresses research on flexible bio-inspired cognitive systems, classified into near- and in-sensor computing. It covers fundamental aspects, including biological cognitive processes, the required components, and the structures for each component, as well as applications for wearable smart systems. Finally, it offers perspectives on future research directions for flexible neuromorphic electronics in smart wearable systems connected to the next-generation Internet of Things.
https://doi.org/10.1002/adma.202416073
Neuromorphic engineering
Wearable computer
Computer science
Electronics
Wearable technology
Cognitive computing
Process (computing)
Smart system
Computer architecture
Embedded system
3
article
|
인용수 18
·
2024
Scalable Photo-Responsive Physical Unclonable Functions via Particle Kinetics
Uihoon Jung, Chang-Jae Beak, Kitae Kim, Jun‐Hee Na, Sin‐Hyung Lee
IF 16 (2024)
ACS Nano
The increasing menace of counterfeiting and information theft underscores the urgent need for security platforms compatible with both micro- and nanoelectronics. Existing methods for anticounterfeiting labeling and cryptographic systems rely on unclonable patterns derived from the unpredictable variability of physical phenomena. However, these approaches impose limitations on the scalability of security components. Here we present a scalable platform for photoresponsive physically unclonable functions based on oxide particle kinetics in polymer solutions. The stochastic agglomeration process occurring during the formation of polymer films with dispersed oxide particles yields random patterns, with pixel sizes scalable from micro to nanoscales. We produce mechanically flexible and self-destructible optical unclonable function patterns utilizing oxide aggregates on a polymer film. Moreover, we establish a strategy for generating electrical unclonable patterns on a conducting polymer film. This involves covering the polymer film with an aggregate pattern mask, which serves as an ultraviolet-blocking layer for randomly exposing the film to ultraviolet ozone treatment. These unclonable patterns constitute robust and compact security systems, exhibiting effective resilience against machine-learning attacks (∼50% prediction error for training data sets of 1000). The developed scalable platforms for physically unclonable functions provide a hardware solution for robust cryptographic applications.
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09080
Physical unclonable function
Kinetics
Materials science
Particle (ecology)
Scalability
Nanotechnology
Computer science
Biological system
Physics
Cryptography
최신 정부 과제
10
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1
2024년 7월-2027년 4월
|375,000,000
고집적 유연 메모리 어레이 기반의 웨어러블 근전도 신호 인-센서 컴퓨팅시스템
- 본 연구에서는 선형적 저항변환 특성, 완전한 시냅스 가소성, 높은 전기적 내구성 및 신뢰성을 지닌 고성능 유기 멤리스터 소자를 개발하고, 이를 고밀도 크로스바 어레이로 제작, 유연 센서 및 회로와 수직 형태로 유연 기판에 집적할 수 있는 공정기술을 확보한다. 최종적으로, 센서 어레이 및 유연 구동 회로, 고밀도 시냅스 메모리 어레이가 단일 유연 기판 내...
근전도 신호 센서
인-센서 컴퓨팅
인공 시냅스 어레이
병렬 연산
적응형 움직임 인식
2
2023년 8월-2027년 2월
|86,900,000
웨어러블 스마트 이미지 인식 시스템용 유기 소재 기반 아날로그 메모리 소자 및 유연 하드웨어 신경망 원천기술 개발
생체 시냅스와 유사한 아날로그 메모리 기능, 독립적 STP/LTP 특성을 갖는 유기 소재 기반 멤리스터를 설계, 개발하고, 이를 집적할 수 있는 공정기술을 확보, 최종적으로 고속/저전력 학습이 가능한 고집적 유연 하드웨어 신경망 및 스마트 이미지 인식 시스템을 구현, 성능을 검증한다. ○ 고분자 전도도에 따른 금속 필라멘트 성장 거동 분석 및 안정적인 다중...
스마트 이미지 인식 시스템
유연 하드웨어 신경망
유기 아날로그 메모리 소자
유기소재
인공지능
3
2023년 8월-2027년 2월
|96,555,000
웨어러블 스마트 이미지 인식 시스템용 유기 소재 기반 아날로그 메모리 소자 및 유연 하드웨어 신경망 원천기술 개발
생체 시냅스와 유사한 아날로그 메모리 기능, 독립적 STP/LTP 특성을 갖는 유기 소재 기반 멤리스터를 설계, 개발하고, 이를 집적할 수 있는 공정기술을 확보, 최종적으로 고속/저전력 학습이 가능한 고집적 유연 하드웨어 신경망 및 스마트 이미지 인식 시스템을 구현, 성능을 검증한다. ○ 고분자 전도도에 따른 금속 필라멘트 성장 거동 분석 및 안정적인 다중...
스마트 이미지 인식 시스템
유연 하드웨어 신경망
유기 아날로그 메모리 소자
유기소재
인공지능
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2021불소계 고분자 저항변환 소자 기반 유연 인공 시냅스 소자 및 이의 제조 방법1020210162363
등록2014광차단 영역을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이 및 이의 제조 방법1020140044474
전체 특허

불소계 고분자 저항변환 소자 기반 유연 인공 시냅스 소자 및 이의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210162363

광차단 영역을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이 및 이의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2014
출원번호
1020140044474
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
뉴로모픽
뇌를 모방한 차세대 AI 반도체, 유연 뉴로모픽 시스템
AI 요약 확인하기
웨어러블AI
피부처럼 부착하는 '인-센서 컴퓨팅' 웨어러블 기술
AI 요약 확인하기
기업협력
삼성전자와의 협력으로 검증된 고집적 시냅스 어레이 기술
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친환경기술
자연에서 분해되는 친환경 웨어러블 AI 기술
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차세대보안
복제 불가능한 하드웨어 보안, 물리적 복제 방지 기능(PUF)
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소재공정
솔루션 공정 기반 고성능 산화물 반도체 트랜지스터
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