ICAT Lab은 반도체 집적회로(IC) 수준에서 보안을 구현하는 하드웨어 중심 보안 기술을 연구합니다. 기존의 소프트웨어 기반 암호화 방식은 물리적 공격(칩 해체, 전력 분석, 전자파 분석 등)에 취약하지만, 하드웨어 보안 기술은 물리적으로 복제할 수 없는 구조를 이용해 근본적인 보안을 제공합니다. 연구의 핵심은 반도체 공정에서 발생하는 미세한 랜덤 편차를 활용해 칩마다 고유한 키를 생성하는 PUF(Physically Unclonable Function) 기술이며, 이를 기반으로 한 TRNG(True Random Number Generator), 경량 암호 알고리즘, Post-Quantum Cryptography(PQC) 하드웨어 구현까지 확장되고 있습니다. ICAT Lab은 “보안이 칩 속에 내장된 시스템”을 실현하기 위해 SoC 수준의 통합 설계와 초저전력·초소형화 회로 기술을 함께 발전시키고 있습니다. 이 분야에서 연구실은 반도체 PUF 구조 설계, 암호 SoC 구현, 그리고 실리콘 공정 기반 시제품 제작을 지속적으로 수행해왔습니다. 28nm~180nm 공정 기반의 칩 제작 및 검증을 완료했으며, “PUF 기반 암호학 통신 장치”, “Memoryless Secure SoC” 등 다수의 특허(국내외 45건 이상)를 보유하고 있습니다. 또한 FPGA 및 OpenSSL-FIPS 환경을 활용한 보안 모듈 검증 시스템을 구축하여, 연구 결과를 실질적인 산업 보안 칩 개발로 이어가고 있습니다. 최근에는 양자컴퓨팅 시대를 대비한 양자내성 암호(PQC) 하드웨어 구현 연구를 진행하며, 보안 알고리즘의 내구성과 연산 효율성을 함께 검증하는 플랫폼을 확보했습니다. 이 기술은 IoT 디바이스, 스마트폰, 차량용 ECU, 국방 장비, 의료기기, 금융 보안 칩 등 다양한 산업에서 요구되는 핵심 기술입니다. 특히 반도체 보안은 자율주행·에너지·통신 인프라 산업에서 국가 수준의 보안 인증체계(KCMVP 등) 구축에도 직접적인 영향을 미칩니다. ICAT Lab은 향후 산업체 맞춤형 보안 SoC IP를 개발하고, 반도체 제조사 및 시스템 업체와 협력하여 보안 내장형 칩(Embedded Security Chip) 상용화를 추진할 계획입니다. 궁극적으로는 칩 하나가 단순한 연산 장치가 아니라, 자체적으로 신뢰를 보증하는 하드웨어 보안 플랫폼으로 진화하는 것을 목표로 하고 있습니다.

ICAT Lab은 전기차(EV), ESS(Energy Storage System), 스마트그리드 등 고전압 DC 전력계통에서 발생할 수 있는 절연 파괴 및 화재 위험을 사전에 감지하고 차단하는 하드웨어 기반 화재방지 시스템을 연구합니다. 이러한 시스템은 전력선과 접지 사이의 절연 상태를 실시간으로 측정하여, 이상이 감지되면 즉시 경보를 발생시키고 회로를 차단합니다. 연구의 핵심은 IMD(Insulation Monitoring Device) 기술로, 단순한 전류 감지 방식이 아닌 주파수·전압 응답 기반의 임피던스 측정 기법을 활용해 정밀한 절연 감시를 구현합니다. ICAT Lab은 이 기술을 통해 전력 안전과 시스템 신뢰성을 동시에 확보하는 고속 감지 플랫폼을 개발하고 있습니다. 본 연구는 전기차와 ESS의 절연 상태를 고속으로 진단하는 신호 주입 기반 절연 감시장치(IMD)를 중심으로 진행되고 있습니다. 주입 신호의 전기적 응답을 실시간 분석하는 알고리즘을 개발하고, 이를 하드웨어로 구현하여 절연 저항의 미세 변화까지 감지할 수 있는 수준으로 고도화했습니다. IMD 장치는 전기차 충전기, DC 배전 시스템, ESS 배터리 등에 적용되어 감전 및 화재 위험을 사전에 차단할 수 있으며, 실제 산업체(LG에너지솔루션, LS일렉트릭, 현대자동차 등)와의 협력으로 상용화 연구가 진행되었습니다. 또한 미국, 유럽, 중국, 일본 등에서 국제특허를 공동 출원하여 기술의 독창성과 산업적 가치를 인정받았습니다. 연구 과정에서는 PCB 설계, 임베디드 소프트웨어 구현, 신호 처리 알고리즘 개발까지 통합된 시스템 엔지니어링 교육이 병행되고 있습니다. 이 기술은 전기차 제조사, 배터리 기업, 에너지 관리 시스템, 스마트그리드 운영사 등에서 반드시 필요한 핵심 안전 기술입니다. 특히 ESS 화재나 전기차 충전 중 절연 파괴로 인한 사고를 방지할 수 있어, 산업 안전 규제 대응 및 국제 인증 확보에도 직접적으로 기여할 수 있습니다. ICAT Lab은 향후 이 기술을 AI 기반 예측형 감시 시스템(Predictive Monitoring System)으로 확장하여, 단순한 사고 감지에서 나아가 사고 예방과 상태 예측이 가능한 전력 안전 인프라를 구현할 계획입니다. 이를 통해 연구실은 “보안이 내장된 반도체”뿐 아니라 “안전이 내장된 에너지 시스템”을 실현하는 연구소로 발전해 나가고 있습니다.

ICAT Lab은 초미세 CMOS 공정을 기반으로 한 고성능·저전력 집적회로(IC) 설계 기술과, 테라헤르츠(THz) 대역에서 동작하는 초고주파 회로 및 시스템 기술을 연구합니다. 기존 전자·광학 기술로는 다루기 어려운 0.1~1THz 대역을 활용하기 위해, 연구실은 나노 CMOS 기반 발진기, 증폭기, 주파수 체배기 및 송수신 모듈을 설계하고 있습니다. 또한, 초고속 통신·이미징·분광 기술 등 다양한 응용을 염두에 두고, 높은 출력과 주파수 안정성을 동시에 확보할 수 있는 서브테라헤르츠 신호원 개발을 진행하고 있습니다. 이 연구는 고성능 회로 기술을 통해 차세대 반도체의 한계를 넘어서는 것을 목표로 하고 있습니다. ICAT Lab은 “나노 CMOS 기반 고출력 서브테라헤르츠 신호원” 개발을 통해 250GHz 이상 대역에서 mW급 출력을 구현하였으며, 0.5THz 신호원 설계 및 측정 시스템을 구축했습니다. 또한 플라즈마파 트랜지스터(Plasma-Wave Transistor) 기반의 새로운 THz 검출 회로 구조를 제안하여, 신호 감도와 출력 효율을 동시에 향상시켰습니다. 이러한 연구 성과는 한국연구재단, 산업통상자원부 등 국가 프로젝트로 수행되었고, 결과물은 테라헤르츠 신호원, 검출기, 송수신 칩으로 구체화되었습니다. 현재는 CMOS 기반 THz 집적회로 기술을 확장하여, 통신·센서·의료 이미징용 소형 모듈 제작에도 적용 중입니다. 이 기술은 차세대 6G 통신, 반도체 검사 장비, 비파괴 영상 진단, 보안 스캐닝, 의료 이미징, 스마트 센서 등 다양한 산업 분야에서 요구됩니다. ICAT Lab은 앞으로 저비용·소형화된 THz 회로 플랫폼을 개발하여, 기존의 고가 테라헤르츠 장비를 대체할 수 있는 실용적 솔루션을 제공할 계획입니다. 또한 고속·저전력 혼성신호 회로 기술을 접목하여, AI·로봇·양자센서 등 첨단 응용 분야로 확장하고 있습니다. 이를 통해 연구실은 THz 기술의 상용화와 반도체 산업의 차세대 성장 동력 창출을 동시에 이끄는 연구 거점으로 발전하고 있습니다.