김창완 연구실
전자공학과 김창완
김창완 연구실은 ICT융합해양스마트시티공학과 소속으로, 초고주파 CMOS 집적회로 및 RF 시스템 설계 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 연구실의 주요 연구 분야는 60GHz, 140GHz, 250GHz 등 밀리미터파 및 테라헤르츠 대역에서 동작하는 RF 송수신기, 증폭기, 믹서, 변조기 등 다양한 회로 블록의 설계 및 구현입니다. 첨단 CMOS 공정을 활용하여 저전력, 고이득, 고선형성, 저잡음 특성을 갖는 회로를 개발함으로써, 차세대 무선통신 시스템의 핵심 기술을 확보하고 있습니다.
연구실은 IEEE 802.15.4g/k/m, LTE-Advanced, IMT-Advanced, Super WiFi 등 다양한 국제 표준을 지원하는 광대역/멀티밴드 RF 송수신기 및 프론트엔드 회로 개발에 집중하고 있습니다. 이를 통해 스마트시티, 스마트팩토리, 스마트그리드, IoT, 자율주행, 무인 이동체 제어 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 무선통신 솔루션을 제시하고 있습니다. 또한, 저전력·소형화·고수신감도·고선형성 등 실질적인 산업 요구를 반영한 회로 및 시스템 설계 기술을 지속적으로 발전시키고 있습니다.
연구실은 다수의 국가연구과제 및 산업체 협력 프로젝트를 수행하며, 실용적이고 상용화 가능한 기술 개발에 주력하고 있습니다. 60GHz RF 트랜시버, 140GHz PAM4 송수신기, 250GHz 무선 송수신기 IP 등 다양한 칩 개발 및 실증 테스트를 통해 기술의 신뢰성과 경쟁력을 확보하고 있습니다. 또한, 저잡음 증폭기, 가변이득 증폭기, 주파수 합성기, 발진기, 믹서, 변조기 등 RF 회로의 전 영역을 아우르는 연구를 통해, 시스템 전체의 성능을 극대화하는 통합 솔루션을 제공하고 있습니다.
연구실은 자체적인 시뮬레이션 및 측정 인프라를 구축하여, 설계-제작-검증의 전 과정을 체계적으로 수행하고 있습니다. 이를 바탕으로 국내외 저명 학술지 논문 발표, 특허 출원 및 등록, 산업체 기술이전 등 다양한 연구 성과를 창출하고 있습니다. 또한, 학생들의 실무 역량 강화를 위한 산학협력, 인턴십, 산학연계 교육 프로그램도 활발히 운영하고 있습니다.
앞으로도 김창완 연구실은 초고주파 CMOS 집적회로 및 차세대 무선통신 시스템 분야에서 혁신적인 연구를 지속하며, 미래 ICT 융합 및 스마트시티 구현을 위한 핵심 기술 개발에 앞장설 것입니다.
초고주파 CMOS 집적회로 설계 및 응용
김창완 연구실은 초고주파(60GHz, 140GHz, 250GHz 등) 대역에서 동작하는 CMOS 집적회로 설계에 중점을 두고 있습니다. 최근 무선통신의 고속화와 대용량 데이터 전송 요구가 증가함에 따라, 밀리미터파 및 테라헤르츠 대역에서 동작하는 RF 송수신기, 증폭기, 믹서, 변조기 등 다양한 회로 블록의 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. 본 연구실은 65nm, 0.13μm, 0.18μm 등 첨단 CMOS 공정을 활용하여, 저전력·고선형성·고이득 특성을 갖는 RF 회로 설계 기술을 선도하고 있습니다.
특히, 60GHz 및 140GHz 대역의 PAM4 송수신기, 250GHz 대역의 차세대 무선 송수신기 IP 개발 등 다양한 국가 및 산업체 과제를 수행하며, 초고속 데이터 전송을 위한 핵심 회로 기술을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 5G/6G 이동통신, IoT, 스마트시티, 자율주행, 무인 이동체 제어 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 또한, 저잡음 증폭기(LNA), 가변이득 증폭기(VGA), 주파수 합성기, 발진기(VCO), 믹서, 변조기 등 RF 회로의 전 영역을 아우르는 연구를 통해, 시스템 전체의 성능을 극대화하는 통합 솔루션을 제시하고 있습니다.
이와 같은 초고주파 CMOS 집적회로 연구는 회로 설계뿐만 아니라, 칩 레이아웃, 패키징, 안테나와의 임피던스 매칭, 시스템 레벨 검증 등 다양한 요소 기술과의 융합이 필수적입니다. 연구실은 실험실 내 자체 측정 인프라와 시뮬레이션 환경을 구축하여, 설계-제작-검증의 전 과정을 체계적으로 수행하고 있습니다. 이를 통해 국내외 학술지 및 특허 출원, 산업체 기술이전 등 다양한 성과를 창출하고 있습니다.
광대역/멀티밴드 RF 송수신기 및 무선통신 시스템 개발
본 연구실은 광대역 및 멀티밴드 RF 송수신기 개발을 통해 차세대 무선통신 시스템의 핵심 기술을 연구합니다. IEEE 802.15.4g/k/m, Super WiFi(IEEE 802.11af), LTE-Advanced, IMT-Advanced 등 다양한 국제 표준을 지원하는 RF 프론트엔드, 트랜시버, 기저대역 회로 설계 및 구현에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, TV 화이트스페이스, Sub-GHz, 3~5GHz UWB, 60GHz 밀리미터파 등 다양한 주파수 대역을 지원하는 멀티밴드 회로 기술을 확보하고 있습니다.
이러한 연구는 저전력, 소형화, 고선형성, 고수신감도 등 무선통신 시스템의 실질적 요구사항을 만족시키기 위해, 회로 구조의 혁신과 공정 최적화, 신호처리 알고리즘의 결합 등 다양한 접근법을 적용합니다. 예를 들어, SAW-Less 송수신기, 가변이득 저잡음 증폭기, 멀티채널 저역통과 필터, 다중 LO 생성 회로 등 다양한 핵심 회로 기술을 개발하여, 시스템의 유연성과 확장성을 극대화하고 있습니다.
또한, 스마트그리드, 스마트팩토리, 원격 계측, IoT 네트워크, 무인 이동체(로봇/드론) 제어 등 실제 산업 현장에 적용 가능한 무선통신 솔루션을 제시하고 있습니다. 연구실은 한국연구재단, 한국전자통신연구원, 산업체 등과의 협력 과제를 통해 실용적이고 상용화 가능한 기술 개발에 집중하고 있으며, 다양한 칩 제작 및 실증 테스트를 통해 기술의 신뢰성과 경쟁력을 입증하고 있습니다.
1
A Low Power Buffer-Feedback Oscillator with Current Resued Structure
김창완, Dat NGUYEN, 홍종필
IEICE TRANS. ELECTRON., 2016
2
Time-Sequential Ultraviolet Exposure to Alignment Layers Embedded With Reactive Mesogen for High-Speed In-Plane Switching Liquid Crystal Cell
김창완, 문병준, 박기웅, 백지호, 김병구, 최현철, 강봉순, 이승희, 이기동
IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, 2016
3
An IEEE 802.15.4g SUN Compliant MR-OFDM RF CMOS Transceiver for Smart Grid and CEs
서영호, 이승식, 김병학, 최상성, 김창완
IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2013
1
UART전용 60GHz RF 트랜시버 및 듀얼-폴 안테나 개발
2
[2차년도]40Gbps급 PAM4 140GHz CMOS RF 송수신기 개발
