바이오모방 소자는 생물학적 시스템의 동작 원리를 모방하여 전자 소자에 적용하는 첨단 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 생체 신경망의 정보 처리 및 기억 메커니즘을 모사하기 위해 다양한 물리적 현상과 소재를 활용한 바이오모방 소자 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 유기 및 무기 소재를 기반으로 한 인공 시냅스 소자, 멤리스터, 신경모사 트랜지스터 등 다양한 소자의 구조와 동작 원리를 심도 있게 분석하고, 실제 하드웨어 구현을 위한 최적화 방안을 탐구합니다. 이러한 연구는 전자 소자의 미세 구조 제어, 이온 이동 및 전하 주입 현상, 도전성 필라멘트 성장 등 다양한 물리적 현상을 정밀하게 해석하고, 이를 바탕으로 소자의 신뢰성, 에너지 효율성, 내구성 향상에 기여합니다. 또한, 생체 신경망의 시냅스 가소성, 단기 및 장기 기억, 홈오스테이시스 등 복잡한 기능을 전자 소자에서 구현하기 위한 새로운 설계 패러다임을 제시합니다. 본 연구실의 바이오모방 소자 연구는 차세대 인공지능 하드웨어, 웨어러블 지능형 시스템, 신경공학 및 바이오 인터페이스 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 이를 통해 인간의 뇌 기능을 모사하는 고집적, 저전력, 유연한 전자 시스템 개발에 앞장서고 있으며, 미래 지능형 전자공학의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.

스마트 웨어러블 전자 분야는 인간의 신체와 밀접하게 상호작용하며, 다양한 생체 신호를 감지하고 처리할 수 있는 유연하고 신축성 있는 전자 소자 및 시스템을 개발하는 데 중점을 둡니다. 본 연구실에서는 고집적 유연 메모리 어레이, 인공 시냅스 어레이, 유기 멤리스터, 신경모사 트랜지스터 등 다양한 유연 전자 소자를 설계 및 제작하여, 웨어러블 스마트 이미지 인식 시스템, 근전도 신호 인-센서 컴퓨팅 시스템 등 실제 응용에 적용하고 있습니다. 이러한 시스템은 기존의 경직된 실리콘 기반 전자 소자와 달리, 신축성 있는 폴리머, 유기 반도체, 나노소재 등을 활용하여 피부 부착형, 의류 일체형, 생체 삽입형 등 다양한 형태로 구현이 가능합니다. 또한, 신경망 기반의 하드웨어 인공지능 시스템을 유연 소자에 집적함으로써, 실시간 데이터 처리, 저전력 동작, 고신뢰성 및 내구성을 동시에 달성할 수 있습니다. 본 연구실의 웨어러블 전자 및 유연 신경망 연구는 차세대 헬스케어, 재활 로봇, 스마트 의류, 생체 신호 모니터링, 인공 감각 시스템 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 이를 통해 인간의 삶의 질을 향상시키고, 미래 지능형 웨어러블 디바이스의 상용화에 기여하고 있습니다.

인공지능 하드웨어 및 뉴로모픽 시스템은 기존의 소프트웨어 기반 인공지능과 달리, 하드웨어 차원에서 신경망 구조와 연산을 구현하여 에너지 효율성과 실시간 처리 능력을 극대화하는 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 멤리스터, 저항변환 메모리(RRAM), 유기/무기 인공 시냅스 소자 등 다양한 신경모사 소자를 활용하여, 하드웨어 신경망, 스파이킹 뉴럴 네트워크, 인-센서 컴퓨팅 등 첨단 뉴로모픽 시스템을 개발하고 있습니다. 특히, 멀티레벨 메모리 셀, 자가선택형 멤리스터, 고집적 크로스포인트 어레이 등 고성능 신경망 하드웨어의 설계와 구현에 집중하고 있으며, 실제 이미지 인식, 패턴 분류, 모터 제어 등 다양한 인공지능 응용에 적용하고 있습니다. 또한, 소자의 신뢰성, 내구성, 에너지 효율성, 환경 적합성(예: 생분해성 소재 활용) 등 실용적 측면에서도 우수한 성능을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 인공지능 칩, 웨어러블 AI 디바이스, 스마트 로봇, 바이오 인터페이스 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다. 본 연구실은 인공지능 하드웨어의 한계를 극복하고, 인간의 뇌 기능을 모사하는 실질적 뉴로모픽 시스템 구현에 앞장서고 있습니다.