안종현 연구실의 대표적인 연구 축은 그래핀, MoS2, WSe2와 같은 2차원 소재를 이용해 구부러지고 늘어날 수 있는 차세대 전자소자를 구현하는 것이다. 이 연구는 기존의 딱딱한 실리콘 기반 전자소자가 갖는 기계적 제약을 넘어, 피부·의류·곡면·비정형 구조물에 밀착될 수 있는 전자 시스템을 만드는 데 초점을 둔다. 특히 그래핀의 높은 전기전도도와 투명성, 2차원 반도체의 우수한 전하 수송 특성, 그리고 초박막 구조의 기계적 유연성을 결합해 새로운 형태의 반도체 플랫폼을 설계한다. 연구실은 대면적 그래핀 성장, 웨이퍼 스케일 전사, 계면 접촉저항 저감, 고신뢰성 전극 형성, 이종접합 및 헤테로구조 설계 등 소재부터 공정, 소자 구현까지 전 주기를 포괄하는 연구를 수행해 왔다. Nature에 발표된 그래핀 필름의 대면적 성장 연구와 Chemical Reviews의 2D 소재 기반 유연전자 리뷰는 이러한 축적된 성과를 보여준다. 또한 플렉시블/스트레처블 반도체 소자, 그래핀 투명전극, 그래핀 인터커넥터, 수분·기체 차단용 그래핀 보호막 등 다수의 특허는 소재의 실용화를 위한 공정기술 역량을 뒷받침한다. 이 연구의 궁극적 의미는 단순히 소재를 얇게 만드는 것을 넘어, 전자소자의 형상을 사용 환경에 맞게 재정의하는 데 있다. 향후 웨어러블 디스플레이, 전자피부, 생체부착형 센서, 차세대 인간-기계 인터페이스, 경량 고집적 전자시스템 등에 직접 연결될 수 있으며, 특히 기계적 변형이 반복되는 환경에서도 성능과 신뢰성을 유지하는 전자 플랫폼의 핵심 기반이 될 수 있다. 연구실은 이러한 방향에서 2차원 소재를 실용적 반도체 기술로 전환하는 데 중요한 역할을 하고 있다.

연구실의 또 다른 핵심 분야는 초박막 실리콘 나노멤브레인과 저차원 소재에 기계적 변형을 정밀하게 가해 전기적·광학적 물성을 제어하는 변형률 공학이다. 이는 단순한 구조 변형이 아니라 밴드갭, 이동도, 광응답, 전하수송 특성 등을 적극적으로 조절해 기존 반도체의 한계를 넘는 고성능 소자를 구현하려는 접근이다. 연구실은 잔류응력 표출, 전사 공정, 구조적 설계 등을 활용해 소재 내부의 변형률을 제어하고, 이를 통해 차세대 반도체 소자의 성능을 끌어올리는 연구를 장기간 수행해 왔다. 관련 국가과제인 '변형 제어 고성능 전자 소자 연구단'에서는 다양한 초박막 전자소재의 변형률 인가 방법, 밴드갭 제어, 전자 밴드 조절, 특성 분석 및 소자 실증을 체계적으로 진행하였다. 학술적으로는 MoS2 전계효과 트랜지스터의 이동도 향상, 이종구조의 광응답 증강, 초박막 실리콘의 압저항 및 포논 특성 분석 등으로 이어졌으며, Science에 게재된 이완시간 조절 기반 인공 헤테로구조 연구는 2D/3D/2D 구조를 이용해 고효율 에너지 저장 성능을 달성한 대표적 성과다. 이는 변형과 계면 설계를 통해 물성 제어와 기능 구현을 동시에 추구하는 연구실의 방향성을 잘 보여준다. 변형률 공학은 미래 반도체에서 미세화 한계 극복, 저전력화, 고감도 센싱, 고효율 에너지 저장 및 집적화에 직접 연결되는 전략적 기술이다. 특히 초박막 나노멤브레인과 저차원 소재는 기존 벌크 소재보다 구조적 자유도가 커 정밀한 물성 설계에 유리하다. 연구실은 이러한 장점을 활용해 휘어지는 환경에서도 고성능을 유지하는 반도체와, 새로운 기능을 발현하는 응용소자를 개발하고 있으며, 이는 차세대 로직소자·광전자소자·에너지소자 전반에 폭넓게 기여할 가능성이 크다.

안종현 연구실은 전자재료와 반도체소자 기술을 의료·생체 분야로 확장하는 웨어러블 바이오전자 연구도 활발히 수행하고 있다. 이 연구는 인체 곡면에 밀착되는 초박막·유연 전자소자를 이용해 생체신호를 정밀하게 측정하거나 자극함으로써, 질환 진단과 치료를 동시에 지원하는 시스템을 만드는 데 목적이 있다. 최근 연구 주제는 파킨슨병 조기진단을 위한 멀티모달 웨어러블 센싱 시스템, 그래핀 전극 기반 전자약, 무선 신경 임플란트, 간질 환자용 ECoG 센서 등으로 확장되고 있다. 연구실의 강점은 단순 센서 제작에 머물지 않고, 고해상도 전극 어레이, 무선 통신, 체내·체표 인터페이스, 장기 안정성, 신호 품질 개선을 통합적으로 다룬다는 점이다. Nature Reviews Materials의 'Atomically thin bioelectronics' 리뷰는 원자 두께 수준의 전자소자가 어떻게 생체조직과 기계적으로 잘 적응하면서도 높은 기능성을 유지할 수 있는지를 보여준다. 또한 그래핀 기반 온도 센서 패치, 뇌전도 전극, 인체통신 기반 전자약 플랫폼, 주사형 생체전자소자와 같은 발표들은 연구실이 웨어러블과 이식형 바이오전자 모두를 포괄하는 응용 지향적 연구를 진행하고 있음을 시사한다. 이 분야의 파급력은 고령화 사회와 정밀의료 시대에 더욱 커지고 있다. 피부 부착형 또는 체내 삽입형 소자는 연속 모니터링, 조기진단, 재활보조, 폐쇄루프 치료 시스템 구축에 핵심 역할을 할 수 있다. 연구실의 접근은 고성능 반도체 소재 연구를 실제 의료기기 및 디지털 헬스케어 플랫폼으로 연결한다는 점에서 의미가 크며, 향후 신경질환, 운동장애, 만성질환 관리, 맞춤형 치료 분야에서 중요한 기술 기반으로 발전할 가능성이 높다.