국민대학교(총장 정승렬) 전자공학부 김대환 교수가 스탠퍼드대학교와 엘스비어(Elsevier)가 공동 발표한 ‘2026 세계 최상위 2% 연구자(World’s Top 2% Scientists)’ 명단에 이름을 올렸다. ‘세계 최상위 2% 연구자’는 엘스비어의 Scopus 데이터베이스를 기반으로 연구자들의 논문 인용 지표와 연구 성과 등을 종합적으로 분석해 학문 분야별 연구 영향력이 높은 상위 2% 연구자를 선정한 것이다.

김 교수는 차세대 메모리 및 디스플레이의 핵심 소재인 산화물 반도체(IGZO) 소자의 물리 해석 분야에서 연구 성과를 축적해 왔다. 현재까지 국제 학술지와 주요 학회에 논문 484편을 발표했으며, 누적 피인용 횟수는 7,926회에 달한다(Scopus, 2026년 10월 기준). 특히 산화물 반도체 내부의 미세 결함 분포(밴드갭 내 상태밀도)를 전기·광학적으로 추출하는 기법과 이를 바탕으로 한 소자 분석 및 시뮬레이션 모델을 선도적으로 제시해, 반도체 소자의 수명과 안정성을 설계 단계에서 예측하는 기술 발전에 기여했다.

최근에는 차세대 반도체 소자의 원리를 규명하는 기초 연구를 바탕으로 AI 반도체와 생체리듬·수면 헬스케어 분야까지 연구 영역을 확대하고 있다. 4F2 DRAM 셀, 적층형 회로 및 디스플레이 구동 등에 활용되는 산화물 반도체 트랜지스터의 신뢰성을 연구하고 있으며, 메모리 칩 위에 층층이 쌓는 트랜지스터와 양자컴퓨팅 및 극저온에서 동작하는 메모리 소자, 인공지능 학습 및 추론을 가속하는 적층형 멤리스터로 연구를 확장하고 있다.

AI 반도체 분야에서는 사람 뇌의 신경세포 연결(시냅스)처럼 기억과 연산을 한 곳에서 처리하는 ‘멤리스터’ 소자를 산화물 반도체로 구현하고 있다. 이는 데이터 이동에 필요한 전력을 줄여 AI 연산의 전력 소모를 낮출 수 있는 기술로, 차세대 저전력 반도체 개발에 활용될 것으로 기대된다.

생체리듬 및 수면 헬스케어 분야에서도 연구 성과를 이어가고 있다. 김 교수는 과학기술정보통신부 지원 ‘일주기ICT연구센터’를 이끌며(2016~2022년) 심박 신호만으로 멜라토닌 리듬을 추정하는 기술과 빛공해 센싱 기술, 멜라토닌 분비에 영향을 주는 청색광을 시간대별로 조절하는 빛청정 디바이스 ‘멜라이트’를 개발했다. 이러한 성과는 국민대 기술지주 자회사 1호인 ㈜써카디언을 통해 생체리듬 맞춤형 빛청정 및 수면 관리 정밀 서비스로 이어지고 있으며, 교대근무자와 수면 문제를 겪는 사람들의 건강관리에 활용될 것으로 기대된다.

김 교수의 연구는 국민대가 추진하는 발전계획 ‘KMU VISION 2035: EDGE’와도 연계된다. 국민대는 첨단소재·반도체, AI+X, 바이오 등을 8대 특성화분야로 선정하고 관련 분야의 융합연구 역량을 강화하고 있다. 특히 김 교수의 연구는 반도체 소자 물리에 관한 기초 연구를 차세대 메모리·디스플레이와 AI 반도체 기술로 확장하고, 센서 및 LED 기술을 활용해 생체리듬과 수면 등 일상생활의 건강 문제를 해결하는 헬스케어 분야로 연결한다는 점에서 의미가 있다.

김대환 교수는 “세계 최상위 2% 연구자로 선정돼 영광이며, 함께 연구해 온 SiLK 연구실 교수진 및 학생들과 공동연구자, 산업계 파트너들 덕분”이라며 “반도체 소자의 원리를 끝까지 파고드는 연구가 결국 사람의 삶을 바꾸는 기술로 이어진다고 믿는다”고 말했다.

이어 “앞으로 AI 반도체와 차세대 메모리 연구를 심화하는 한편, 반도체 센서로 생체리듬을 읽고 빛으로 조절하는 기술을 고도화해 누구나 일상에서 건강을 누릴 수 있도록 하겠다”는 포부를 밝혔다.

△ 사진= 국민대 전자공학부 김대환 교수