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미래기술집적회로 연구실 [Integrated Circuits for Advanced Technology(ICAT) Lab]
정보통신공학과 홍종필 교수
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미래기술집적회로 연구실 [Integrated Circuits for Advanced Technology(ICAT) Lab]

정보통신공학과 홍종필 교수

홍종필 교수의 ICAT Lab은 반도체 집적회로(IC) 설계 기술을 기반으로 보안(Information Security), 전력전자(Power Electronics), 자율주행 및 IoT 시스템(AI Mobility, Smart Grid) 등 다양한 융합 응용 분야를 연구하는 연구실입니다. 핵심 목표는 “복제 불가능하고 안전하며, 저전력으로 동작하는 반도체 보안 시스템 구현”입니다. ICAT Lab은 반도체 PUF(Physically Unclonable Function) 기반의 보안 SoC 개발을 중심으로, 자율주행차·전력망 보안 칩, 전기차 절연 감시장치, 경량 IoT 보안 SoC, 양자내성 암호 하드웨어 등 미래 핵심 기술을 연구합니다. 이 연구실은 회로설계·암호이론·신호처리를 아우르는 SoC 통합 연구를 통해 실용성과 학문적 완성도를 동시에 추구하며, 삼성전자·LS일렉트릭·한국전력공사 등 산업체와 협력하여 실제 칩 제작 및 상용화를 진행하고 있습니다. 국내외 특허 45건 이상, 국제 논문 다수, 그리고 삼성 28nm 및 TSMC 180nm 공정을 활용한 칩 개발 경험을 보유하고 있으며, “보안이 내장된 반도체, 안전이 보장된 에너지, 신뢰 가능한 자율시스템”을 구현하는 것을 비전으로 삼고 있습니다.

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대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
CRP-PUF 및 TRNG 기반 하드웨어 경량 인증 정보보안 연구 thumbnail
CRP-PUF 및 TRNG 기반 하드웨어 경량 인증 정보보안 연구
Hardware Lightweight Authentication Security Based on CRP-PUF and TRNG
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CMOS 초고주파(서브-THz) 오실레이터 및 고주파 신호원 연구 thumbnail
CMOS 초고주파(서브-THz) 오실레이터 및 고주파 신호원 연구
Sub-THz CMOS Oscillator and High-Frequency Signal Source Research
연구 분야 상세보기
A-Type 지락(누설전류) 검출 알고리즘 및 절연 감시 시스템 연구 thumbnail
A-Type 지락(누설전류) 검출 알고리즘 및 절연 감시 시스템 연구
A-Type Earth Leakage Detection Algorithm and Insulation Monitoring System Research
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
3
논문 전체보기
1
Article
|
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인용수 5
·
2025
A Lightweight ECC-Compatible End-to-End Security Protocol Using CRP-PUF and TRNG for IoT Devices
S. Tran, Chi Trung Ngo, Van Khanh Pham, Jong-Phil Hong
IF 8.7 (2025)
IEEE Internet of Things Journal
본 논문은 자원이 제한된 IoT 환경을 위한 경량화되고 안전한 데이터 통신 프로토콜을 제안한다. 제안된 방법은 Challenge-Response Pair(CRP) Physically Unclonable Functions(PUFs)와 True Random Number Generator(TRNG)를 통합하여 비휘발성 키 저장의 필요성을 제거함으로써 물리적 공격 및 키 추출 위협에 대한 저항성을 크게 향상시킨다. Pretty Good Privacy(PGP)에서 사용되는 공개키 인증과 같은 기존의 공개키 인증 방법과 달리, 본 프로토콜은 비대칭 키 연산을 CRP-PUF와 해시 기반 메시지 인증 코드(HMACs)로 대체함으로써 키 쌍 생성, 키 분배, 그리고 개인키 암호화에 대한 필요성을 효과적으로 제거한다. 환경 변화에 따른 PUF 응답의 안정성을 보장하기 위해 다수결 투표(majority voting)와 BCH 오류 정정 코드를 적용한다. 또한 대규모 CRP 공간을 활용하고 동적 CRP 업데이트를 포함하여 순차적 보안(이전 비밀성)을 보장한다. 더불어 타원곡선 암호학(ECC) 점 검증을 사용하여 고장 주입(fault injection) 공격에 대응하며, 종합적으로 복제, 무차별 대입(brute-force), 구현 수준 공격에 대한 강력한 저항성을 제공한다. PGP의 세션 키 래핑, ECDSA 기반 디지털 서명, AES 암호화와 같은 핵심 암호 기능을 유지하는 동시에, 본 프로토콜은 하드웨어 기반 엔트로피 소스로부터 모든 비밀 키를 동적으로 유도한다. 그 결과, 인증, 무결성, 기밀성, 부인방지(non-repudiation)를 포함하는 포괄적 보안 보증을 달성하면서도 기존의 ECC 기반 기법에 비해 계산 복잡도와 인증 지연을 크게 감소시킨다. 프로토콜의 정확성과 보안성은 ProVerif 및 Mao-Boyd 논리로 형식적으로 검증되었으며, 소형 단일 칩(single-chip) 구현을 통해 실제 적용 가능성이 입증되어, 현실의 산업용 IoT 배치에 매우 적합하다.
https://doi.org/10.1109/jiot.2025.3594949
End-to-end principle
Computer science
Protocol (science)
Computer network
Internet of Things
Embedded system
2
Article
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인용수 0
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2025
High-Power 270-GHz Oscillator With Harmonic Output Power Optimization Using Series Resonance Feedback
Abdul Qahir, Kyung‐Sik Choi, Jong-Phil Hong, Sang‐Gug Lee
IF 4.6 (2025)
IEEE Transactions on Circuits & Systems II Express Briefs
본 간단한 제안은 공진 주파수(기본 주파수)에서 발진기의 유효 기생 정전용량을 최소화하는 동시에 두 번째 고조파에서의 출력 전력을 증가시키기 위해 직렬 LC 공진 피드백 네트워크를 채택한 고출력 고조파 발진기 토폴로지를 제안한다. 이는 더 큰 트랜지스터 크기를 허용하고 공통모드 출력 도전체(common-mode output conductance)를 최소화함으로써 달성된다. 28-nm CMOS 기술에 구현된 제안된 270-GHz 발진기는 피크 출력전력 −3.2 dBm, 피크 dc-대-RF 효율 0.81%를 달성하였으며, 위상잡음은 각각 100 kHz, 1 MHz 및 10 MHz 오프셋에서 −56.8, −84.68 및 −90.12 dBc/Hz로 측정되었다.
https://doi.org/10.1109/tcsii.2025.3550870
Series (stratigraphy)
Power (physics)
Harmonic
Resonance (particle physics)
Harmonic oscillator
Electrical engineering
Electronic engineering
Computer science
Physics
Engineering
3
Article
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인용수 1
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2023
High-Speed Light Detection Sensor for Hardware Security in Standard CMOS Technology
D. H. Kim, Jong-Phil Hong, Jiwon Lee, Jae-Won Nam
IF 4 (2023)
IEEE Transactions on Circuits & Systems II Express Briefs
본 고찰은 삼중 시간 민감(light detection) 센서를 제안한다. 제안된 센서는 전원 인가(power-up) 시퀀스에서 시작하여 추가 지연 셀(delay-cell) 로직에 기인한 지연으로 인해, 기존 대비 더 빠른 초기화를 수행한다. 또한 손가락(finger) 및 우물(well) 형 포토다이오드는 기존 구조와 비교하여 동일한 유효 활성 면적 을 점유하면서도 더 빠르게 광을 감지한다. 손가락 형 구조의 포토다이오드는 외부 양자 효율(external quantum efficiency, EQE) 76%, 응답도(responsivity) ( ) 0.336 A/W, 비특이 검출도(specific detectivity) 는 Jones, 잡음 등가 전력(noise equivalent power, NEP) W를 역 바이어스 1.8 V 조건에서 550 nm 미만의 조명 하에 나타내며, 이는 TCAD 시뮬레이션 결과로부터 도출되었다. 손가락 및 우물 형 포토다이오드를 적용한 두 가지 시제품 광 감지 센서는 180 nm 표준 CMOS 기술(1P6M)로 구현되었고, 광학 실험에서 기존 구조 대비 각각 약 3배 및 1.3배 더 빠른 광 감지 속도를 달성하였다.
http://dx.doi.org/10.1109/tcsii.2023.3289407
Notation
Algorithm
Mathematics
Discrete mathematics
Computer science
Arithmetic
최신 정부 과제
6
과제 전체보기
1
2021년 3월-2026년 2월
|975,502,000원
반도체 물리적 복제 불가능 회로를 이용한 하드웨어 기반 경량 인증 정보보안 SoC 개발
반도체 공정을 이용하여 경량, 저전력의 물리적 복제 불가능 [Physically Unclonable Functions (PUF)] 보안 회로, 경량 Cryptography(암호화 방식) 로직 회로, 부채널 공격 감지 및 방어 회로를 개발하고, 이를 적용한 하드웨어 기반 새로운 경량 기기 보안 인증 프로토콜 및 시스템 구조를 제안하며, 최종적으로 원칩회된 S...
반도체
물리적 복제 불가능
인증
정보보안
경량
시스템 온 칩
암호화
2
주관|
2018년 6월-2021년 5월
|150,000,000원
반도체 기반 초소형, 저전력 물리적 복제 불가능 보안칩 개발
본 과제는 일반 반도체 메모리 공정을 활용해, 복제 불가능한 PUF(Physically Unclonable Functions) 보안칩을 범용·초소형·저전력으로 개발하는 연구임. 홈네트워크, 스마트공장, 자율주행자동차, 지능형전력망의 IoT 기기에 적용하여 하드웨어 기반 IoT 보안을 구현하고자 함. 연구목표는 일반 공정 기반의 인증식별성·인증안정성을 갖는 PUF 회로와, 디바이스 복제를 막기 위한 물리적 외부공격 감지·방지센서를 포함한 임베디드형 보안칩 개발에 있음. 연구내용은 1차년도 구조 제안, 2차년도 설계·구현, 3차년도 초소형·저전력 측정 및 성능검증으로 구성됨. 기대효과는 홈네트워크·스마트그리드 등 범용 IoT 확산, 저가 대량 적용과 규모의 경제로 비용 절감 및 상위 보안시스템부터 최하위 센서까지 인프라 구축임
물리적복제불가능
보안
사물인터넷
반도체
초소형
저전력
3
주관|
2015년 11월-2018년 10월
|154,323,000원
나노 CMOS 기반의 고출력 서브테라헤르츠 신호원 개발
본 과제는 실리콘 나노 CMOS 기반으로 250GHz 이상에서 mW급(0dBm 이상) 출력파워를 내는 고출력 서브테라헤르츠 신호원과 0.5THz 이상에서 ?5dBm 이상의 최고 성능 신호원을 개발하는 연구임. 연구 목표는 발진주파수·출력파워 향상, 그리고 하모닉을 활용한 확장형 신호원 구현임. 핵심 연구 내용은 CMOS 서브테라헤르츠 발진구조(CMOS 기생 캐패시턴스 Zero CMOS 발진기, 최대발진주파수 동작 회로, 기본파발진주파수 > 250GHz)와 코어발진기 출력파워 개선, 최대전력전송 임피던스 매칭, Power Combining 기법 개발, 광대역 주파수분주기·서브테라헤르츠 대역 트랜지스터/안테나·인덕터/트랜스포머(Q-factor > 25, FSR > 500GHz) 설계 및 측정시스템 구축임. 기대효과는 테라헤르츠 통신·이미징·분광, 안전한 생체/인체진단 및 비파괴·비접촉 검사에 활용 가능함.
상보형금속산화반도체
발진기
신호원
서브테라헤르츠
집적회로
최대발진주파수
출력파워
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2025퍼프(PUF) 기반의 암호 키 공유 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치1020250027400
등록2024빠른 응답시간의 절연 감시 장치 및 그 제어 방법1020240168658
공개2024소수 생성 장치 및 방법1020240124547
전체 특허

퍼프(PUF) 기반의 암호 키 공유 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250027400

빠른 응답시간의 절연 감시 장치 및 그 제어 방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240168658

소수 생성 장치 및 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240124547
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
독보적기술
복제 불가능한 반도체 지문, PUF 기반 하드웨어 보안
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기업협력
현대차·한국전력이 선택한 산업 맞춤형 보안 SoC
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세계수준
CMOS 한계를 넘는 서브-테라헤르츠(Sub-THz) 신호원 기술
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상용화역량
아이디어에서 실제 칩까지, ISSCC가 인정한 설계 역량
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미래기술
양자컴퓨팅 시대의 방패, 양자내성암호(PQC) 하드웨어
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