김형진 교수는 바이오센서 분야 학술대회에서 상을 받고 국제표준 신규제안(NP) 승인도 이끌어 냈으며, 연구실에 참여한 전문대학생들은 반도체 기업 취업에 성공했다.
최근 국제학술지 ‘Journal of Alloys and Compounds’에 게재된 논문은 반복 수열성장에 따른 염료감응형 태양전지용 이산화티타늄 나노로드 배열의 구조와 전하수송 변화를 다뤘다. 이 연구는 성균관대학교 최규섭 연구자, 홍병유 교수와 공동으로 수행했으며, 김형진 교수는 공동 제1저자이자 교신저자로 참여했다.
연구진은 수열성장 공정을 1회에서 3회로 반복하며 나노로드의 구조와 결정 배향을 조절하고, 염료 흡착량과 소자 성능의 변화를 분석했다. 그 결과 상대적인 염료 흡착량은 약 37% 증가했고, 광전변환효율은 4.49%에서 6.61%로 높아져 1회 성장 조건 대비 47.2% 향상됐다. 공정 조건과 나노구조, 전기적 특성, 소자 성능 사이의 관계를 정량적으로 제시했다는 점에서 이번 연구는 의미가 있다.
김 교수는 태양전지 연구와 함께 바이오반도체 기술을 활용한 바이오센서 연구로 범위를 넓혔다. 이 과정에서 전문대학생들은 연구실에서 반도체 소자 제작과 바이오센서 실험, 측정 결과 분석을 직접 경험하며 연구 역량을 키웠다. 이러한 연구 활동을 바탕으로 김형진 교수는 최근 한국센서학회에서 호기 바이오센서 연구로 우수발표논문상을 받았다. 바이오센서 후속 논문은 수정 심사에 대응하는 한편 신규 투고도 준비했다.
국제표준화 분야에서도 성과를 거뒀다. 김형진 교수가 추진한 바이오반도체 관련 국제표준 NP가 국제전기기술위원회(IEC) 산하 MEMS 분과위원회(SC47F)에서 승인됐다. 이 제안은 MEMS 칩 배열 기반 고속대량스크리닝 시스템에서 얻은 3차원 세포·조직 모델의 전기생리학적 임피던스 데이터를 처리하는 시험방법에 관한 것으로, 향후 국제표준 개발의 기반이 됐다.
연구 참여 경험은 학생들의 취업 성과로도 이어졌다. 연구실에 참여한 학생 연구원 가운데 2026년 졸업생인 최재혁(전기전자공학부 반도체응용전공 2021학번) 씨는 SK하이닉스, 박인하(전기전자공학부 반도체응용전공 2019학번) 씨는 LIG넥스원, 이태규(전기전자공학부 반도체응용전공 2023학번) 씨는 에이블에 입사했다. 2027년 2월 졸업 예정자인 반도체공학과 2학년 공성준 학생은 램리서치코리아, 장상현 학생은 엠티에스코퍼레이션, 최남철 학생은 에이블에 조기 취업해 반도체 및 관련 산업 분야로 진출했다.
학생들은 연구실에서 박막 합성, 반도체 소자 및 바이오센서 제작, 전기적 특성 평가 등 다양한 실험을 경험했다. 램리서치코리아에 입사한 공성준 씨는 MPECVD 장비를 직접 운용하며 플라즈마 공정과 진공 시스템, 공정 조건에 따른 장비 운용 특성을 익혔다. 이 경험은 장비와 공정을 이해하고 실험 중 발생한 문제를 분석하는 실무역량을 기르는 밑바탕이 됐다.
김 교수는 MEBS(Micro Electro Biological Systems) Lab을 중심으로 학생 연구원들이 실험 설계부터 장비 운용, 데이터 분석까지 경험하도록 지도했고, 이를 통해 학생들이 쌓은 전문 지식과 문제해결 능력을 산업 현장에서 활용할 수 있도록 교육과 연구를 연계했다.
김형진 교수는 “전문대학생도 실제 연구에 참여해 반도체 소자를 제작하고 실험 결과를 분석하는 과정에서 충분히 연구 역량을 키울 수 있다”며 “앞으로도 바이오반도체 연구와 국제표준화 활동을 교육에 접목해 학생들이 현장에서 문제를 해결하는 반도체 전문인력으로 성장하도록 지원하겠다”라고 말했다.