스마트 스케일러블 시스템(3S)은 반도체 기술을 기반으로 한 지능형 마이크로 디바이스의 설계 및 제작을 중심으로 연구가 이루어집니다. 본 연구실에서는 미세한 크기의 소자를 대량으로 생산하고, 다양한 응용 분야에 맞게 집적하는 기술 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 자가 조립(self-assembly) 기술을 활용하여 마이크로 디바이스를 효율적으로 조립함으로써, 기존의 제조 공정에서 발생하는 한계를 극복하고 있습니다. 이러한 기술은 MicroLED 디스플레이, 태양전지 패널, 진단용 랩온어칩(Lab on a Chip) 플랫폼 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, MicroLED 디스플레이의 경우, 수백만 개의 미세 LED 칩을 개별적으로 조립하고 제어하는 것이 핵심 과제입니다. 이를 위해 본 연구실에서는 FSA(Fluidic Self-Assembly)와 같은 첨단 집적 기술을 개발하여, 고해상도 및 대면적 디스플레이 구현에 필요한 대량 조립과 저비용 생산을 동시에 달성하고 있습니다. 이와 같은 연구는 차세대 디스플레이, 에너지, 바이오 진단 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 마이크로 디바이스의 대량 집적과 스마트 시스템 구현을 위한 핵심 기술 개발에 매진할 계획이며, 이를 통해 산업 전반에 걸친 기술 혁신과 사회적 가치 창출에 기여하고자 합니다.

스케일러블 바이오칩과 진단용 랩온어칩 플랫폼은 바이오 및 의료 분야에서 혁신적인 진단 기술을 제공하는 핵심 연구 주제입니다. 본 연구실에서는 미세 유체공학과 반도체 집적 기술을 융합하여, 다양한 바이오마커를 동시에 분석할 수 있는 고효율 바이오칩을 개발하고 있습니다. 이러한 플랫폼은 혈액, 체액 등 다양한 생체 시료에서 질병 진단, 유전자 분석, 단백질 검출 등 다양한 목적에 활용될 수 있습니다. 특히, 단일세포 수준의 암 진단, 단백질 다중 진단 어세이, 조직공학 등 첨단 바이오 기술과의 융합 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, LIMO-seq와 같은 기술을 활용하여 순환종양세포(CTC)의 단일세포 유전체 분석을 수행함으로써, 암의 전이 과정과 환자의 임상적 상태를 정밀하게 파악할 수 있습니다. 또한, 바코드가 부착된 평면 마이크로입자를 이용한 다중 단백질 진단 어세이, 바이러스 전달 입자를 이용한 조직공학적 유전자 전달 등 다양한 응용 연구도 진행 중입니다. 이러한 연구는 질병의 조기 진단, 맞춤형 치료, 신약 개발 등 의료 패러다임의 변화를 이끌고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 바이오칩의 집적화, 대량생산, 고감도·고정밀 진단 기술 개발을 통해, 미래 바이오·의료 산업의 핵심 기반을 마련하는 데 앞장설 것입니다.

차세대 반도체 및 마이크로LED 디스플레이 기술은 본 연구실의 또 다른 핵심 연구 분야입니다. 마이크로LED는 기존 OLED 디스플레이의 장점을 모두 가지면서도, 더 낮은 전력 소모, 높은 외부 양자 효율, 깊은 색 표현력, 번인 현상 없는 긴 수명 등 다양한 이점을 제공합니다. 이러한 마이크로LED 디스플레이를 구현하기 위해서는, 수백만 개의 미세 LED 칩을 개별적으로 성장시키고, 디스플레이 기판에 정확하게 이식하는 고난이도 공정이 필요합니다. 본 연구실에서는 FSA(Fluidic Self-Assembly) 기술을 활용하여, UHD(초고화질) 마이크로LED 디스플레이 구현에 필요한 대량의 LED 칩을 신속하고 저비용으로 조립하는 방법을 개발하고 있습니다. 또한, GaN(질화갈륨) 기반의 무기 LED 칩을 사파이어 웨이퍼에서 성장시킨 후, 디스플레이 기판으로 이식하는 공정의 효율화와 자동화에도 주력하고 있습니다. 이러한 기술은 디스플레이 산업의 패러다임을 변화시키며, 차세대 TV, 스마트폰, 웨어러블 기기 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 반도체 소재, 집적 공정, 대면적 디스플레이 기술 등 다양한 분야에서 연구를 확장해 나갈 계획입니다. 이를 통해 차세대 디스플레이 산업의 경쟁력을 강화하고, 혁신적인 시각 경험을 제공하는 데 기여할 것입니다.