Kwon Research Group
전기및전자공학부 권경하
권경하 교수 연구실은 전기 및 전자공학 분야에서 회로 및 시스템 설계, 배터리 관리 집적회로(BMIC), 고속 직렬 통신(SerDes), 디지털 헬스케어, 바이오메디컬 시스템, 인공지능 하드웨어 등 첨단 융합 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 차세대 전기차 및 에너지 저장 시스템을 위한 고정밀 배터리 관리 IC와 전기화학 임피던스 분광(EIS) 시스템의 설계 및 구현에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 배터리의 안전성과 신뢰성을 극대화하고, 산업계에서 요구하는 엄격한 안전 규격을 만족하는 기술을 개발하고 있습니다.
또한, HBM, Chiplet, PIM 등 차세대 시스템 반도체 및 인공지능 가속기에서 요구되는 고속 직렬 인터페이스와 광통신 회로 설계 분야에서도 세계적인 연구를 수행하고 있습니다. 고속 데이터 전송, 신호 무결성 보장, 저전력 설계 등 다양한 기술적 도전과제를 해결하며, AI 및 데이터센터 인프라의 혁신을 이끌고 있습니다. 광통신 분야에서는 전자적 분산 보상(EDC) 및 신호 왜곡 보정 알고리즘 등 첨단 기술을 적용하여, 초고속·장거리 데이터 전송의 한계를 극복하고 있습니다.
디지털 헬스케어 및 바이오메디컬 시스템 분야에서는 유연하고 생체적합성이 뛰어난 웨어러블 및 이식형 전자기기를 개발하여, 다양한 생체 신호를 실시간으로 모니터링할 수 있는 기술을 연구하고 있습니다. 블루투스 저전력 통신, 무선 전력 전송 등 첨단 무선 기술을 적용하여, 환자의 건강 상태를 병원 외부에서도 지속적으로 진단 및 관리할 수 있는 솔루션을 제시하고 있습니다.
이 외에도, 본 연구실은 인공지능 하드웨어, IoT 기반 센서 네트워크, 스마트 의료기기 등 다양한 융합 연구를 통해 미래 정보통신 및 바이오메디컬 산업의 혁신을 주도하고 있습니다. 국내외 주요 연구기관 및 산업체와의 협력, 다수의 특허 및 논문, 수상 경력을 바탕으로, 실용성과 학문적 우수성을 동시에 추구하고 있습니다.
권경하 교수 연구실은 창의적이고 도전적인 연구 환경을 제공하며, 학생 및 연구원들이 첨단 회로 및 시스템 설계, 바이오메디컬 응용, 인공지능 반도체 등 다양한 분야에서 글로벌 리더로 성장할 수 있도록 적극 지원하고 있습니다. 미래형 융합기술 개발과 사회적 가치 창출에 기여하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.
Wireless Implantable Systems
Cardiovascular Monitoring
Bioelectronic Sensors
배터리 관리 및 진단용 집적회로(BMIC, EIS) 설계
본 연구실은 차세대 전기차 및 에너지 저장 시스템의 핵심인 배터리 관리 집적회로(BMIC)와 전기화학 임피던스 분광(EIS) 시스템의 설계 및 구현에 주력하고 있습니다. BMIC는 수백 볼트의 배터리 팩과 수십 kWh의 대용량을 가진 리튬 이온 배터리 셀의 상태를 정밀하게 모니터링하고, 각 셀의 충전 상태(SOC)와 건강 상태(SOH)를 1% 이내의 오차로 추정할 수 있도록 고정밀 전압 및 온도 측정 회로, 셀 밸런싱 회로, 통신 블록 등을 집적화합니다. 이를 통해 배터리의 에너지 효율을 극대화하고, 안전성을 확보할 수 있습니다.
EIS 기술은 배터리의 잔존 유효수명(RUL) 예측과 노화에 따른 내부 화학적 변화 진단에 필수적인 첨단 측정 방법입니다. 본 연구실은 고해상도 EIS용 아날로그 프론트엔드(AFE) 회로와 신호처리 알고리즘을 개발하여, 기존 대비 빠르고 정확한 임피던스 측정이 가능하도록 하고 있습니다. 특히, 저주파 신호를 정밀하게 측정하고, 배터리 소재의 발전에 따라 요구되는 <100uOhm 해상도의 임피던스 측정 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다.
이러한 연구는 전기차, 에너지 저장장치, 스마트 그리드 등 다양한 산업 분야에서 배터리의 신뢰성과 수명을 크게 향상시키는 데 기여하고 있습니다. 또한, 산업계에서 요구하는 AEC-Q100, ASIL-D 등 엄격한 안전 규격을 만족하는 IC 설계 기술을 확보함으로써, 실질적인 상용화와 글로벌 경쟁력 강화에 앞장서고 있습니다.
고속 직렬 통신 및 광통신 회로 설계
본 연구실은 HBM(고대역폭 메모리), Chiplet, PIM(메모리 내 연산) 등 차세대 시스템 반도체 및 인공지능 가속기에서 요구되는 고속 직렬 인터페이스와 광통신 회로 설계에 집중하고 있습니다. 최근 대규모 AI 모델의 등장으로 인해 메모리 대역폭 병목 현상이 심화되고 있으며, 이를 해결하기 위해 저전력·고속의 Chiplet 인터페이스, PAM4, Duobinary 등 첨단 신호처리 기술을 연구하고 있습니다. 또한, HBM과 PIM의 다채널 환경에서 발생하는 Crosstalk, Switching Noise, Jitter 등 신호 무결성(SI) 및 전력 무결성(PI) 문제를 해결하는 회로 및 시스템 기술을 개발하고 있습니다.
광통신 분야에서는 데이터센터 및 고성능 컴퓨팅 환경에서 요구되는 초고속·장거리 데이터 전송을 위한 광 트랜시버 회로, 전자적 분산 보상(EDC) 기술, 광섬유 내 신호 왜곡 보정 알고리즘 등을 연구합니다. 레이저, 광 검출기, 광섬유 등 광학 부품과의 집적 설계를 통해, 기존 유선 통신 대비 높은 전송 속도와 낮은 신호 손실, 전자기파 간섭 저항성을 확보할 수 있습니다. 또한, 실시간 신호처리 및 저전력 설계 기법을 적용하여, 차세대 데이터센터 및 AI 인프라의 핵심 기술을 선도하고 있습니다.
이러한 고속 통신 회로 및 광통신 기술은 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 미래 정보통신 산업의 기반을 마련하며, 국내외 주요 반도체 및 시스템 기업과의 협력 연구를 통해 실용성과 경쟁력을 동시에 확보하고 있습니다.
디지털 헬스케어 및 바이오메디컬 집적 시스템
연구실은 웨어러블 및 이식형 바이오메디컬 시스템, 디지털 헬스케어 회로 설계 분야에서도 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 기존의 딱딱한 인쇄 회로 기판(PCB) 기반 의료기기의 한계를 극복하기 위해, 피부와 유사한 유연하고 생체적합성이 뛰어난 전자기기를 개발하고 있습니다. 이를 통해 다양한 생체 신호(호흡, 심장, 혈압, 혈류, 피부 임피던스, 온도 등)를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있으며, 환자의 건강 상태를 병원 외부에서도 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.
특히, 블루투스 저전력(BLE) 통신, 무선 전력 전송(WPT) 등 첨단 무선 기술을 적용하여, 의료기기의 접근성과 편의성을 크게 향상시키고 있습니다. 또한, 소형화된 웨어러블 및 이식형 시스템을 통해 호흡 모니터링, 무호흡증 진단, 만성 상처 관리, 신경계 질환 모니터링 등 다양한 바이오메디컬 응용 분야에 적용하고 있습니다. 본 연구실의 기술은 실제 임상 환경에서의 검증과 상용화를 목표로 하고 있으며, 글로벌 바이오메디컬 연구 그룹과의 협력을 통해 세계적인 수준의 연구 성과를 창출하고 있습니다.
이러한 연구는 고령사회, 만성질환 환자, 스포츠 및 재활 분야 등 다양한 사회적 수요에 대응하며, 미래형 디지털 헬스케어 및 정밀의료 실현에 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
1
A 23.5-fJ/b/dB 15.2-Gb/s/pin Switched-Capacitor-Driven On-Chip Link with Half-VDD DC Biasing and ISI Mitigation
W. Lee, S. Kwon, I.-W. Jang, J.-S. Jeong, S. Kim, K. Kwon †
, 2025.09
2
ASIL-D and AEC-Q100 Grade 0 Compliant Automotive RC Oscillator with Farey Sequence-based Calibration
J. Han*, W.-J. Choi*, Y.-S. Son, S.-G. Lee, K. Kwon†
, 2024.04
3
Fast-settling Onboard Electrochemical Impedance Spectroscopy System Adopting Quasi-linear-phase Band-pass Filter
Y.-N. Lee, K.-S. Choi, S.-W. Jo, G. Rahim, K. Kwon, S.-G. Lee†
, 2023
1
2024년 여름/가을학기 URP 프로그램_연구과제 43과제
2
당뇨족 관리를 위한 비색 드레싱 및 무선, 멀티-모달 센서(2024년도)
3
고령사회를 위한 실시간 다기능 홈케어 모니터링 시스템(2024년도)
