경희대학교(총장 김진상) 물리학과 손석균 교수 연구팀이 과학기술정보통신부(장관 배경훈)와 한국연구재단(이사장 홍원화)이 주관하는 국가 핵심 연구개발 사업인 ‘2025년도 퀀텀(양자)플랫폼-양자공동연구실(Join Quantum Lab, JQL)’ 신규 과제에 선정됐다. 손석균 교수 연구팀은 이번 과제를 통해 ‘Quantum Point Contact(QPC) 기반 고정밀 양자신호 검출 및 양자센싱 기술’을 개발한다. 이차원 물질 기반 양자점에서 발생하는 전하-광자 상호작용을 정밀 제어하고, 극저온인 4K 이상의 환경에서도 안정적으로 작동하는 고감도 양자센서 플랫폼 구축이 목표다.
국가 양자 전략 사업 주도할 전국 5개 연구실 선정
이번 사업에는 전국에서 총 5개 연구실만이 선정됐다. 그만큼 경쟁이 치열한 국가 전략형 연구개발 사업이다. 양자 통신·센싱·프로세서·광원 등 5대 핵심 분야에서 도전적이고 원천적인 양자 기술 역량을 보유한 연구팀이 참여할 수 있는 프로그램이다. 손석균 교수 연구팀은 이 중 양자신호 검출과 양자센싱 분야를 대표하는 연구실로 선정됐다. 이번 과제를 통해 국내 대학이 주도하는 고감도 양자센싱 원천기술 개발의 중심 연구실 역할을 수행한다. 경희대 ‘양자물질 글로벌 연구센터’는 최근 외부 양자 과제와 국제공동연구를 지속적으로 추진하고 있어, 이번 사업 선정은 경희대가 국내 양자 연구 생태계에서 중심적 협력 역할을 수행하고 있음을 보여준다.
이번 사업은 경희대가 주관기관으로 한국과학기술연구원(KIST)이 보유한 국가 양자기술 인프라와 측정 플랫폼을 공동 활용하는 형태의 국자 공동연구형 양자기술 프로그램이다. 이 사업은 대학·출연연·기업 간의 연구 역량을 연계해 국내 양자기술의 자립화와 산업 전환(Quantum Integration) 촉진이 목표다. 또한 JQL은 특정 기관 중심이 아니라 개방형 협력 구조(Open-Lab Model)로 운영된다. 각 참여 연구실이 상호 보완적 역할을 수행한다. 이들은 양자소재-소자-시스템-응용을 통합하는 공동연구 생태계를 구축하고 있다. 경희대 손석균 교수 연구팀은 이런 JQL의 목표에 맞춰 KIST 첨단 양자 측정 인프라와 경희대의 2차원 물질 기반 양자소자 기술을 결합해 고감도 양자신호검출 플랫폼의 실증 연구를 추진한다.
국내외 협력으로 양자 인프라 연계 시너지와 협력 체계 마련
양자센싱 기술은 자기장·전기장·광자 등 미세한 물리량의 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 차세대 계측 핵심 분야다. 국방·의료·보안·통신 등 다양한 산업에서 응용할 수 있다. 기존의 초전도 기반 검출기는 극저온(1K 이하) 환경에서만 안정적으로 작동했다. 하지만 손석균 교수 연구팀은 QPC 기반 반도체 구조를 활용해 더 높은 온도에서도 안정적이고 정밀한 신호 검출이 가능한 비초전도형 양자센서를 구현한다. 이를 통해 단일광자 수준의 신호를 계수할 수 있는 고감도 검출 기술을 확보하는 것이 핵심이다.
이번 공동연구에는 경희대 콘스탄틴 노보셀로프(Konstantin Novoselov) ES(Eminent Scholar)(싱가포르국립대 교수) 연구팀이 참여한다. 노보셀로프 ES는 2차원 물질 기반 양자소재 성장 및 응용 분야를 선도하는 연구자다. 경희대는 싱가포르국립대와의 협력을 통해 2차원 양자소재의 성장-소자-측정 전주기를 아우르는 국제공동연구 체제를 구축할 계획이다.
손석균 교수 연구팀은 KIST와의 협력을 통해 극저온 양자측정 인프라를 공동 활용하고, 경희대-싱가포르국립대 간 오픈랩 운영과 연구자 상호 파견 프로그램도 추진한다. 이를 통해 실질적이고 지속 가능한 국제협력 기반을 강화한다. 손석균 교수는 “이번 과제는 단순한 소자 성능 향상을 넘어, 국가 전략기술 분야에서 경희대가 글로벌 협력형 연구 거점으로 발전하는 중요한 계기가 될 것”이라며 “경희대 양자물질 글로벌 연구센터의 연구부센터장으로 경희대가 보유한 양자소재-소자-측정 기술의 실용화와 고도화를 선도하고, 국가 양자 R&D 생태계 발전에 기여하겠다”라고 밝혔다.
