센서를 이용해 주변 환경 데이터를 수집하고 이 데이터를 가공해 다양한 서비스를 제공하는 것은 삶의 질을 개선하기 위한 사물인터넷(IoT)의 핵심 비전이다. 하지만 에너지 공급과 시스템의 물리적 한계로 사물인터넷을 적용하는 데 한계가 있다. 저전력으로 더 많은 기능을 수행하는 집적회로 설계는 사물인터넷 구현을 위한 센서 네트워크의 범위를 확장하는 데 필수적인 요소다.

전자전기공학과 심재윤, 김병섭, 박홍준 교수가 이끌고 있는 아날로그 집적회로 시스템 연구실은 이같은 센서 네트워크를 실질적으로 구현해 사물인터넷 세상을 여는 핵심 기술을 연구하고 있다. 더 많은 기능을 더 적은 전력으로 더 빨리 수행하는 시스템을 더 작게 만드는 시스템반도체 연구가 연구실의 비전이다.

연구실은 괄목할 만한 성과를 내고 있다. 무선 사물인터넷용 컴퓨팅 플랫폼 전체를 하나의 반도체 칩에 구현해 콘택트렌즈 내에서 실시간 진단을 수행하는 집적회로 칩 개발이 대표적이다. 콘택트렌즈에 구현된 센서의 데이터를 숫자로 변환한 후 이를 무선통신을 통해 전송하며 필요에 따라 약물을 전달하기도 하는 게 특징이다. 특히 외부의 전기에너지를 무선으로 받아들여 콘택트렌즈 내부의 초소형 박막 배터리를 충전하는 독립적인 시스템이 필요한 모든 기능을 하나의 집적회로 칩에 구현했다.

집적회로 설계는 새로운 학문은 아니다. 기존 집적회로 설계 연구성과들은 많지만 실제 다양한 분야에서 활용하는 것은 다른 얘기다. 전력소모를 줄이면서도 다양한 기능을 수행하는 초소형 컴퓨터 칩 개발은 센서를 실제 시스템으로 실현하는 데 반드시 필요한 요소다.

아날로그 집적회로 시스템 연구실의 목표는 수많은 센서 플랫폼을 실제 산업 현장에 적용하는 것이다. 나노·바이오, 임플란트 진단, 다양한 소재 분야와의 융합 연구를 통해 헬스케어, 스마트시티, 보안 등 사물인터넷 분야에서 산업화를 앞당길 수 있는 방향으로 연구를 진척시켜 나갈 계획이다.

특히 심재윤 교수는 ‘초소형 무선 IoT 센서 플랫폼을 위한 나노와트 집적회로 개발’ 공로로 2020년 2월 과학기술정보통신부가 수여하는 이달의 과학기술인상을 수상했다. 연구실은 현재 ‘확장형 양자컴퓨터 기술융합 플랫폼 센터’ 주관 연구실로 선정돼 시스템 반도체 기술을 중심으로 양자컴퓨터의 실물을 구축하는 목표를 연구를 수행하고 있다.