| 양자융합물리학과
교과목 개요
[01811] 서울 노원구 공릉로 232 서울과학기술대학교
양자융합물리학과
| 과학프로그래밍 기초 | AI 기반 바이브코딩을 활용하여 물리 문제 해결에 필요한 프로그래밍 사고와 기초 코딩 역량을 습득함. |
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| 기초 수리물리 | 벡터장, 선형변환, 1차·2차 미분방정식 등 물리 시스템 기술에 필수적인 수학적 구조를 학습하고, 이를 통해 역학·전자기학·양자역학 등의 전공필수 과목에 필요한 기초 계산 능력을 학습함. |
| 과학연구 기초 | 과학적 질문의 설정, 문헌 조사, 데이터 해석 및 결과 서술의 기본 절차를 학습하고, AI 기반 도구를 보조적으로 활용하여 연구 자료의 탐색, 분석, 정리를 수행함으로써 물리학 연구의 기초적 사고와 표현 능력을 함양함. 이를 통해 이후 전공 교과목의 보고서 및 프로젝트연구 과제를 수행하는 데 필요한 기본적인 연구 수행 역량을 습득함. |
| 고전역학 | 뉴턴역학·라그랑지안·해밀토니안 형식을 중심으로, 다양한 물리계의 운동을 기술하는 일반적 방법을 학습함. |
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| 수리물리 | 1학년 기초 수리물리의 심화로, 전공 물리 문제에 직접 활용되는 고급 수리기법—푸리에 해석, 라플라스 변환, 특수함수. 편미분방정식 해법, 그린함수 기법 등-을 체계적으로 익힘. |
| 전자기학 | 맥스웰 방정식을 중심으로 전자기파·광학·재료 상호작용까지 폭넓게 다루며, 첨단 기술 분야(광통신·반도체·양자광학)의 근간이 되는 전자기 이론을 심도 있게 학습함. |
| 양자역학 (1) | 양자얽힘·중첩 등 양자정보의 핵심 개념과 1차원·2차원 양자계 해석을 기반으로 반도체물성 이해에 필수적인 파동함수 해석능력을 구축하는 기초 핵심 교과. |
| 양자역학 (2) | 3차원 양자계, 각운동량·스핀 이론을 바탕으로 원자·분자 구조를 심층적으로 이해하며, AMO·고체·핵물리 등 다양한 전공 영역으로 확장되는 양자계의 보편적 원리를 학습하는 심화 핵심 과목. |
| 열통계물리학 | 고전·양자 통계역학을 바탕으로 미시적 확률법칙이 거시적 현상을 만들어내는 원리를 이해하며, 복잡계·정보물리로 확장되는 엔트로피·상전이·집단거동의 핵심 개념을 정량적으로 탐구하는 전공의 핵심 교과. |
| 고전역학 프로젝트 | 역학 이론을 실제 시스템에 적용해 보는 자기주도형 실습 교과로, 예를 들어로켓의 초기 자세 제어를 모사하는 역진자(Inverted Pendulum) 안정화 실험,회전물체의 각운동량을 이용한 자세 제어(팽이·회전 디스크의 안정화)등 우주과학, 인공지능 로봇제어등 프론티어 과학과 밀접한 관련이 있는 물리 사례를 직접 설계·구현한다. 학생들은 가속도·자이로센서(IMU)등 다양한 센서들로 실시간 데이터를 수집한 뒤, 이를 기반으로 프로그래밍을 사용하여 이론 모델과 실험 결과를 비교·분석함으로써, 고전역학에서 학습한 개념을 실제 동역학 시스템의 제어·안정성 문제로 확장해 이해하게 된다. |
| 전자기학 프로젝트 | 전자기 이론을 실제 계측·시스템 설계로 확장해 이해하는 자기주도형 실습 교과로, 예를 들어 코일·도선 구조에 따른 자기장 분포 측정 및 맵핑 시스템 제작,전자기파 전파 특성 분석을 위한 안테나·도파관 기반 실험,유도 전류·로렌츠 힘을 활용한 전자기 제어 시스템 구현등 반도체·전력전자·양자센싱 분야와 밀접한 응용 사례를 직접 설계·구현한다. 학생들은 자기장 센서(magnetometer), 전류·전압 프로브 등 다양한 계측 장치를 활용해 실시간 데이터를 수집하고, 이를 프로그래밍 기반 분석과정과 결합하여 맥스웰 방정식의 이론적 예측과 실험 결과를 정량적으로 비교·검증함으로써, 전자기학에서 학습한 개념을 실제 전자기 시스템의 설계·해석·계측 문제로 확장해 이해하게 된다. |
| 양자정보 개론 | 새넌 엔트로피가 통계물리의 엔트로피와 동일한 구조를 가지며, 정보 처리에는 실제 최소 에너지(랜드라우어 한계)가 필요하다는 사실을 다루어, 정보가 물리량임을 이해하게 하는 교과이다. 정보·엔트로피·에너지의 연결을 기반으로 양자정보·AI·복잡계로 확장되는 현대 물리의 공통 언어를 구축한다. |
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| 인공지능 물리 개론 | 확률적 머신러닝과 최적화 이론을 물리적 관점에서 해석하고, 에너지 함수 기반 AI 모델인 홉필드 네트워크 등을 학습함으로써 복잡계·정보물리로 확장되는 인공지능의 원리를 이해하는 교과이다. 물리계가 균형을 찾고 상태를 결정하는 방식이 AI 모델의 구조·학습 과정과 어떻게 연결되는지를 통해, 물리를 기반으로 한 인공지능의 작동 원리를 명확하게 파악하도록 함. |
| 인공지능 물리 | 에너지와 확률이라는 물리학의 기본 개념으로부터 인공지능의 작동 원리를 이해하는 교과이다. 확률적 머신러닝과 최적화 이론을 물리적 관점에서 해석하고, 홉필드 네트워크 등 에너지 기반 AI 모델과 인공신경망의 학습 원리를 상전이·에너지 랜드스케이프·정보 흐름의 관점에서 탐구한다. 이를 통해 물리학 관점에서 인공지능을 근본적으로 이해하고, 물리 법칙을 모델에 내재화하는 physics-informed 접근법을 활용할 수 있는 역량을 함양하도록 함. |
| 양자물리 프로젝트 | 학생들이 양자역학·양자물성·반도체 물리에서 배운 개념을 실제 실험·계산·시뮬레이션에 직접 적용하는 고급 프로젝트 교과이다. 간단한 반도체 소자 특성 측정, 물성 실험(밴드구조·전도도·자기적 특성 분석), 그리고 1D/2D 물질의 양자물성 계산 및 시뮬레이션(QE, tight-binding 모델 등)을 수행함으로써, 이론—실험—계산을 연결하는 종합적 학습 경험을 제공한다. 이를 통해 학생들은 실제 연구 현장에서 요구되는 양자 물성 분석 능력과 문제 해결력을 갖추게 되며, 반도체·신소재·양자정보·양자센싱 등 차세대 기술 분야로 자연스럽게 진입할 수 있는 실질적 역량을 확보하게 된다. |
| 계산물리학 | 실제 물리계를 수치적으로 모델링하고 시뮬레이션하는 능력을 기르는 교과로, 미분·적분의 수치화, 선형 및 비선형 방정식의 해법, Runge–Kutta 방식의 시간발전 알고리즘, 고유값 문제를 통한 양자계 계산, 몬테카를로 기법을 활용한 확률적 시뮬레이션까지 현대 물리 연구에서 핵심적으로 활용되는 계산 기법을 직접 다룬다. 실험 데이터의 최적화 분석부터 복잡한 동역학 시스템의 모사에 이르기까지, 실제 연구와 산업 현장에서 요구되는 계산 기반 문제 해결 능력을 체계적으로 확립하는 데 중점을 둔다. |
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| 현대물리학 | 고전물리에서 출발하여 상대론, 초기 양자이론, 스핀·불확정성·파동성등 양자 개념의 정립, 핵·입자·고체 등 현대 물리의 주요 영역으로 이어지는 구조를 종합적으로 학습하는 교과이다. 로렌츠 변환과 에너지–운동량 관계를 통해 고전 역학의 한계를 파악하고, 광전효과나 보어 모형과 같은 역사적 전환점을 통해 양자 개념을 확립하며, 표준모형의 대칭성과 상호작용, 고체의 밴드 구조 이해로 확장함으로써 세부 전공트랙(양자 정보·양자 물성·고에너지 과학)에서 요구되는 개념적 기반을 탄탄하게 마련한다. |
| 양자컴퓨팅 개론 | 양자 정보과학뿐 아니라 양자 물성과 고에너지 과학에서도 활용 가능한 공통 기반을 제공하는 교과로, 큐비트의 중첩과 얽힘 개념, 단일·다중 큐비트 게이트를 이용한 양자회로 구성, Quantum Fourier Transformation, Quantum Phase Estimation과 같은 대표적 양자알고리즘의 원리를 학습하며, 나아가 Decoherence 이해와 간단한 양자시뮬레이션 실습을 통해 실제 양자장치의 작동 방식을 경험한다. 이를 통해 Qiskit 기반 양자회로 설계부터 물성계·입자계의 양자 시뮬레이션까지 다양한 연구 분야로 확장 가능한 양자기술 활용 역량을 구축하는 데 기여한다. |
| 양자컴퓨팅 | 양자회로 기반 계산 모델을 보다 정교하게 다루는 과목으로, 보편적 게이트 셋의 구성 원리와 유니터리 분해 기법, 회로 깊이와 계산 복잡도 분석을 구체적으로 학습한다. 특히 Quantum Fourier Transform과 위상추정 알고리즘을 회로 최적화 관점에서 재해석하며, 변분 알고리즘(VQE, QAOA)의 파라미터 최적화 과정과 cost landscape 구조를 다룬다. 또한 잡음 채널과 decoherence 모델을 실제 회로 성능 분석에 적용하고, Qiskit 기반 실습을 통해 노이즈 환경에서의 회로 동작, 측정 문제, 하드웨어 제약 하의 게이트 매핑을 경험한다. |
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| 양자정보 수학 | 양자정보과학에서 사용되는 선형대수, 연산자적 수학 구조를 체계적으로 정리하는 교과로, 힐베르트 공간, 텐서곱 구조, 유니터리 연산과 스펙트럼 분해, 부분 추적과 밀도행렬 표현 등 양자정보 이론의 수학적 기초를 학습한다. 또한 Schmidt 분해, 양자상태의 기하학적 해석, 기본적인 연산자 부등식 등을 통해 얽힘과 정보량 개념을 수학적으로 이해하도록 한다. 이를 통해 이후 양자정보학 및 양자알고리즘 과목에서 요구되는 수학적 언어와 계산 구조를 충분히 소화할 수 있는 기초 역량을 확립하는 데 중점을 둔다. |
| 양자정보학 (1) | 양자 상태 공간과 밀도행렬 표현, 양자채널과 완전양의 선형변환(CPTP map), 양자측정의 구조를 중심으로 양자정보의 기본 틀을 체계적으로 학습한다. 엔트로피와 상호정보량, Holevo bound 등 정보량을 정량화하는 개념을 익히고, 얽힘의 성질 및 분리불가능성 판단 기준을 다루며, 양자통신 프로토콜의 정보이론적 해석을 학습한다. |
| 양자 알고리즘 (1) | 대표적 양자알고리즘의 구조적 핵심을 회로 단위로 분석하는 과목으로, Grover 탐색의 앰플리튜드 증폭 메커니즘, QFT 기반 알고리즘의 위상 구조, Shor 알고리즘의 계산 절차를 집중적으로 다룬다. 또한 oracle 설계 방식, 회로 자원 분석, 알고리즘 특성에 따른 게이트 최적화 기법 등을 학습하며, 간단한 변분 알고리즘(VQE/QAOA)의 파라미터 업데이트 실습을 포함한다. |
| 양자정보학 (2) | 노이즈 채널의 Kraus 표현, 채널 용량, 불변 부공간, entropy exchange 등 고급 정보이론 개념을 중심으로 양자통신의 성능 한계를 정량적으로 분석하는 과목이다. 얽힘 증류, 양자코딩 이론, 양자 데이터 압축과 같은 심화 주제를 학습하며, 실질적 통신·암호 프로토콜이 어떤 정보이론적 제약을 가지는지 이해하도록 한다. |
| 양자 알고리즘 (2) | 고급 알고리즘과 함께 양자 오류수정 알고리즘(QECC)을 핵심적으로 다루는 과목으로, Shor code·Steane code 등 전통적 오류정정 코드뿐 아니라 2차원 구조의 Surface code와 같은 현대적 고신뢰도 오류정정 방식까지 포괄적으로 학습한다. 이 과목에서는 HHL 알고리즘, Hamiltonian simulation, amplitude estimation 등 연구 현장에서 활용되는 고급 양자알고리즘의 계산 구조를 분석하고, 이러한 알고리즘이 실제 노이즈 환경에서 안정적으로 동작하기 위해 어떤 오류정정 절차를 요구하는지도 함께 다룬다. |
| 양자통신 | 3·4학년에 걸쳐 학습한 양자정보학과 양자알고리즘의 이론적 기반을 실제 통신 프로토콜과 네트워크 기술로 확장하는 과목이다. 양자정보학에서 다룬 얽힘 구조, 채널 용량, 노이즈 모델, 정보 엔트로피 개념을 바탕으로, 양자 텔레포테이션, superdense coding, QKD(BB84, E91)와 같은 대표적 양자통신 프로토콜의 안전성과 효율성을 분석한다. 또한 양자알고리즘에서 습득한 회로 설계 능력을 활용하여, 양자중계기, entanglement swapping, error-corrected quantum communication 등 장거리 양자 네트워크 구현의 기술적 핵심을 회로 수준에서 이해할 수 있도록 구성되어 있다. 이를 통해 학생들은 단순한 이론 습득을 넘어, 미래 양자인터넷의 기반이 되는 통신 아키텍처와 보안 기술을 실제 양자정보이론과 알고리즘의 논리로 설명할 수 있는 역량을 갖추게 된다. |
| 양자머신러닝 | ‘양자머신러닝’은 양자알고리즘의 계산 패러다임과 머신러닝의 구조를 결합하여, 변분 양자회로(VQA) 기반 모델, 양자커널 방법, 하이브리드 양자–고전 학습 구조 등 최신 양저머신러닝(Quantum Machine Learning: QML) 기법을 학습하는 심화 응용 과목이다. 3·4학년에 학습한 양자알고리즘(특히 VQE·QAOA 등 variational class)과 회로 최적화 지식을 직접 활용하여, 모듈형 양자 모델의 expressive power, barren plateau 현상, cost landscape 분석 등을 이해하고 실제 학습 실험을 수행한다. 또한 양자정보학에서 다룬 얽힘·측정·채널 구조를 바탕으로, 양자데이터 인코딩 방식, 정보량 보존 문제, 노이즈 환경에서의 QML 안정성 등을 해석하며, 양자오류수정 알고리즘을 배운 학생들은 QML에서의 fault-tolerance 필요성과 실질적 제약을 보다 깊이 이해할 수 있게 된다. 이 과목은 양자컴퓨팅의 머신러닝 응용을 넘어, 양자계의 계산적 특징이 학습 구조에 어떤 이점을 제공하는지 탐구하는 고급 연구지향 과목으로, 학생들이 학부 단계에서 QML 논문 구조를 이해하고 자체적인 실험 설계를 수행할 수 있는 수준의 역량을 갖추도록 설계되어 있다. |
| 광학 및 레이저 물리 | 양자물성과학 트랙의 기초를 형성하는 핵심 교과로서, 전자기파의 파동적 성질을 기반으로 빛의 전파, 간섭, 회절, 편광 등 고전광학의 기본 원리를 체계적으로 학습한다. 이어서 공진기 구조, 레이저의 이득 메커니즘, 집단방출 및 반전분포의 조건 등 레이저 작동 원리를 다루며, 단일종단·다중종단 모드, 펄스 레이저, 안정성 조건 등 실험적·공학적 요소를 연계하여 이해하도록 한다. 이 과목은 이후의 양자광학, 반도체 광소자, 양자센싱 등 상위 교과목에서 요구되는 광-물질 상호작용의 기본 개념을 제공하며, 광학 실험 설계와 측정기술의 기초 역량을 구축하는 데 목적을 둔다. |
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| 물리전자공학 | 전자 소자와 측정 시스템을 구성하는 기본적인 회로 이론과 신호 처리 개념을 물리적 관점에서 학습하는 교과이다. 전하의 수송과 전자기 응답을 출발점으로 하여 저주파 및 교류 회로, 임피던스, RLC 회로, 필터와 증폭기의 기본 동작 원리를 다루며, 이러한 회로 모델이 실제 물리적 제약 조건과 어떻게 연결되는지를 이해하도록 한다. 또한 노이즈의 물리적 기원과 신호 대 잡음비 개념을 소개하여 실험ﾷ계측 환경에서의 회로 동작을 해석하는 능력을 기른다. 이를 통해 이후 이수하게 되는 고체물리학, 양자광학, 반도체 물리학, 양자소자 및 양자센싱 과목에서 요구되는 계측·구동·신호 처리의 기초 역량을 사전에 확립하고, 물성, 소자, 센싱 연구로 자연스럽게 확장될 수 있는 물리 기반 회로 이해 능력을 함양하는 데 목적을 둔다. |
| 고체 물리학 | 고체의 전자적·자기적·수송적 성질을 양자역학적 원리에 기반하여 체계적으로 이해하는 것을 목표로 한다. 결정 격자 내 전자의 거동을 중심으로 밴드 이론, 포논, 자성, 수송 현상 등을 다루며, 양자 물질, 차세대 반도체, 신기능 물질 등에 대한 연구로의 확장을 위한 기본 이론을 익힌다. Bloch 정리, 전자 밴드 구조, Fermi surface, 양자수송 현상 등의 이론적 개념을 다루며, 향후 양자물질, 양자물성시뮬레이션 등 심화된 주제를 다루기 위한 학문적 기초를 제공한다. |
| 양자 광학 | 고전물리 관점에서의 광학 및 레이저 물리 과목을 확장하는, 빛을 양자적 관점에서 해석하는 심화 교과이다. 전자기장을 양자화하는 과정, Fock 상태·Coherent 상태·Squeezed 상태 등 대표적 광자의 양자상태를 학습하고, 경로 얽힘·편광 얽힘 등 양자얽힘 광원의 생성 원리를 다룬다. 또한 광자 검출과 측정 이론, 광자 통계(포아송·서브포아송 등), 비선형 광학 매질에서의 상호작용, SPDC(자발적 매개하향변환)를 통한 쌍광자 생성 등 양자광학 실험의 핵심 개념을 익힌다. 더불어 양자간섭, 양자잡음, squeezed light 기반 정밀 측정 등 양자센싱·양자암호·양자정보 실험의 기초 응용을 소개함으로써, 학생들이 물성·광학 기반 양자기술 연구로 진입할 수 있는 이론적·실험적 토대를 마련한다. |
| 반도체 물리학 | 반도체 물질의 전자적·수송적·광학적 특성을 양자역학 및 고체물리학 이론에 기반하여 체계적으로 이해하는 것을 목표로 한다. 결정 격자 내 전자의 밴드 구조를 바탕으로, 전하 운반자의 성질과 반도체 소자의 물리적 동작 원리를 다루고, 또한 전자 밴드 구조, 상태밀도, 유효질량, 결함과 불순물 등의 미시적 구조가 반도체 물성에 어떻게 반영되는지 배운다. 이를 통해 반도체 소자의 기초가 되는 물리적 원리에 대한 이론적 이해를 제공한다. |
| 양자 물성학 | 양자고체물리학에서 배운 기본지식을 바탕으로 실제 양자물질의 물성을 기술하기 위한 심화 이론을 다룬다. 양자물질의 성질을 기술하는 여러 가지 이론들과 계산 방법들을 알아보고, 전자 상관 관계 효과가 큰 강상관 물질의 경우도 살펴본다. 또한 대칭성, 군표현, 위상적 물질 등에 관한 이론들도 배워본다. 이를 통해 향후 양자시뮬레이션 등의 과목에서 실제 물질의 전자 구조 및 물성 계산을 하기 위한 이론적 토대를 마련한다. |
| 양자소자 및 양자센싱 | 양자역학적 현상을 기반으로 동작하는 양자소자(quantum devices) 및 양자센서(quantum sensors)의 물리적 원리와 동작 메커니즘을 체계적으로 이해하는 것을 목표로 한다. 본 교과목에서는 전하, 스핀, 위상, coherence와 같은 양자역학적 개념들을 활용하여 기존의 고전적 소자 한계를 뛰어넘는 양자소자를 다루며, 초전도 소자, 스핀 기반 소자, 저차원 양자 구조를 포함한 다양한 양자센싱 플랫폼의 물리적 원리를 학습한다. 또한 양자중첩, 양자얽힘, 양자 상관관계의 의미와 중요성을 이론적으로 이해하고, 잡음, decoherence, 환경 상호작용 등 실제 소자 구현에서의 핵심 물리 문제를 다룬다. 본 과목은 양자역학·고체물리·물성물리에 기반한 물리적 원리 이해에 중점을 두며, 양자정보, 양자시뮬레이션, 나노·반도체 물리, 첨단 센싱 기술 등과 연계될 수 있는 학문적 기반을 제공한다. |
| 양자시뮬레이션 | 밀도범함수이론을 중심으로 한 제일원리 양자 시뮬레이션 기법을 체계적으로 학습하고, 이를 실제 물질의 전자 구조 계산에 적용하는 것을 목표로 한다. 전자 구조 이론의 기본 개념을 이해한 후, 실제 계산 코드를 활용하여 금속, 반도체, 절연체, 저차원 물질 등의 전자 구조를 직접 계산·분석하게 된다. 본 강의는 이론의 물리적 의미와 계산 기법의 이해, 실제 계산을 통한 물성 해석 능력 배양에 중점을 두며, 이후 대학원 연구 및 산업 현장에서 활용 가능한 실무형 계산 물리 역량을 제공한다. |
| 고급 수리물리 | 상위 단계의 이론물리를 학습하기 위해 필요한 수학적 구조와 도구들을 체계적으로 다루는 교과로, 군론과 표현론을 중심으로 연속군과 대수적 대칭 개념을 학습한다. 특히 양자·입자·물성 등 다양한 분야에서 등장하는 대칭 원리를 해석할 수 있는 기반을 마련하며, 학생들이 보다 높은 수준의 이론 교과와 연구 활동을 수행하는 데 필수적인 수학적 사고력을 확립하도록 하는 데 목적이 있다. 이를 위해 회전군 및 특수단위의 성질, 리군과 리대수의 기본 구조, 텐서 표현과 대칭성 분해 등 물리계의 대칭을 정량적으로 다루는 방법을 익힌다. 또한 행렬군, 특성식, 특이값 분해 등 물리적 연산을 이해하는 데 필요한 수학적 기법과 함께, 경로의존적 연산, 사상, 불변량 등 다양한 물리적 현상을 기술하는 데 활용되는 개념들을 학습한다. |
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| 고성능 계산 컴퓨팅 | 대규모 데이터 처리와 병렬 계산을 위한 고급 컴퓨팅 기법을 다루는 교과이다. 클러스터 컴퓨팅 환경의 구조와 운영 방식, MPI·OpenMP 등 병렬 프로그래밍 기법, GPU 기반 연산을 위한 CUDA 프로그래밍의 기본 원리를 학습하며, 실제 고성능 컴퓨팅 자원에서 물리 데이터를 효율적으로 처리하는 방법을 익힌다. 또한 저장·전송·분산 처리 등 대규모 데이터 분석의 기초 개념을 함께 다루어, 연구 및 산업 환경에서 요구되는 실질적인 계산 역량을 확보하도록 한다. 본 과목은 빅데이터 물리의 필수 선수과목으로서, 고에너지 실험 데이터 분석 및 대용량 시뮬레이션 연산에 필요한 핵심 컴퓨팅 기반을 제공한다. |
| 상대론과 우주 | 고에너지 과학 트랙의 이론적 기초를 형성하는 교과로, 특수상대론·일반상대론의 핵심 개념을 확립하고 이를 현대 우주론과 연결하여 이해하도록 구성된다. 특수상대론에서는 로렌츠 변환, 4-벡터, 상대론적 운동학을 다루어 고에너지 충돌 과정의 해석 능력을 기른다. 일반상대론 도입부에서는 계량, 곡률, 지오데식을 학습하고 Schwarzschild 해의 기본 성질을 이해한다. 이어서 FLRW 우주모델, 우주 팽창, 암흑물질·암흑에너지 등 표준 우주론 요소를 다루며, 입자물리와 우주론의 접점을 개괄한다. 본 과목은 고에너지 실험물리학·천체물리학 등 상위 교과로 진입하기 위한 필수 기초를 제공한다. |
| 생물 물리 | 물리학 전공 학생들이 핵의학 물리와 의료영상 분야를 이해하기 위해 필요한 생물학적 기초 개념을 자연스러운 물리적 관점에서 학습하는 교과이다. 세포와 조직의 기본 구조, 물질의 이동과 확산, 전기·화학 신호의 전달 등 생명현상을 설명하는 데 필요한 물리 원리를 다룬다. 이어서 방사선이 생체조직과 어떻게 상호작용하는지, 에너지 흡수와 손상 메커니즘, 조직 반응의 기본 개념 등을 학습하여 PET, SPECT, X-ray 영상 및 방사선 치료 물리를 이해할 수 있는 기초를 마련한다. |
| 빅데이터 물리 | 고에너지 가속기 실험과 중력파 검출등 국제 공동 실험에서 생성되는 대규모 물리 데이터를 분석하기 위한 핵심 기법을 학습하는 교과이다. 대규모 실험에서 발생하는 고차원 이벤트 데이터를 처리·정제·특징 추출하는 방법, 신호 대 잡음비 향상을 위한 통계적·계산적 분석 기법, 최신 머신러닝 기법의 응용 등을 다룬다. 또한 LHC 실험 데이터의 이벤트 재구성, 중력파 검출 데이터의 노이즈 제거 및 이벤트 식별 등 실제 연구 사례를 기반으로 빅데이터 분석의 전체 흐름을 이해하도록 구성하였다. 이 과목은 고성능 계산컴퓨팅 과목에서 배운 병렬 계산 및 데이터 처리 기술을 실제 물리 데이터에 적용하는 단계로, 학생들이 고에너지 실험물리학·천체물리학 등 상위 연구 교과에서 요구되는 데이터 해석 능력을 갖추도록 하는 데 목적이 있다. |
| 고에너지 실험물리학 | 고에너지 가속기 실험과 천체·우주 관측 실험에서 활용되는입자·방사선 검출 기술의 기본 원리와 하드웨어 구조를 학습하는 교과로, 현대 실험물리 연구에 필요한 실질적 기초를 제공한다. 전하입자 검출기, 체렌코프 검출기, 전자기·하드론 칼로리미터, 포톤·뉴트리노 검출기 등 다양한 검출 시스템의 작동 원리와 신호 생성·수집 과정을 다루며, 실제 고에너지 관측 실험 등에서 사용되는 주요 검출 기술의 구조와 역할을 이해한다. 아울러 핵의학 물리 분야로의 응용 가능성을 고려하여, 중입자 치료 및 양성자 치료 장비의 기본 하드웨어 구조, 빔 전송계와 에너지 조절 방식, 조직 내 선량 분포를 결정짓는 물리적 메커니즘 등을 함께 학습한다. 이를 통해 학생들은 고에너지 실험과 의료용 입자 빔 시스템이 공유하는 물리적·기술적 기반을 이해하고, 연구·산업 현장에서 요구되는 실전적 감각을 갖출 수 있도록 한다. |
| 천체물리학 | 본 교과목은 고에너지 과학 트랙의 심화 과목으로서, 우주 공간에서 나타나는 다양한 천체 현상과 극한 물리 과정을 물리학적 원리에 기반하여 이해하는 것을 목표로 한다. 별과 은하의 형성 및 진화, 블랙홀과 중성자별, 초신성 폭발, 고에너지 복사선 및 우주선 등 천체물리학의 핵심 주제를 다루며, 상대론과 고에너지 물리 개념을 종합적으로 학습한다. 아울러 중력파 관측과 다중신호 천체물리학 등 현대 우주과학 연구 사례를 통해, 대형 국제 공동연구에서 생산되는 관측 데이터의 해석 방법과 실제 연구 흐름을 이해하도록 한다. 이를 통해 이론·관측·응용이 유기적으로 연계된 천체물리학의 확장적 적용 사례를 경험하고, 우주과학 및 우주개발 분야로의 진출을 위한 학문적 기반을 마련한다. 특히 이러한 이론적 이해를 바탕으로, 본 교과목은 우주개발 및 우주탐사와의 연계를 강조하여 인공위성, 우주망원경, 우주 탐사선에서 수행되는 관측의 물리적 원리와 우주 환경(방사선, 고에너지 입자, 중력 효과)이 탐사 임무에 미치는 영향을 함께 다룬다. 이를 통해 학생들은 우주 탐사 장비 및 임무 수행에 필수적인 천체 환경 분석에 관한 기본 역량을 체계적으로 함양한다. |
| 핵의학 물리학 | 방사선과 입자빔을 활용한 의료 영상 및 암 치료 기술의 물리적 원리를 학습하는 교과로, 중입자(탄소이온) 치료와 양성자 치료 등 첨단 방사선 치료기술을 이해하는 데 필요한 핵심 개념을 다룬다. 방사선의 생체조직 내 상호작용, 선량 분포의 결정 메커니즘, 브래그 피크(Bragg peak)의 물리적 의미, 치료 장비의 빔 발생·전송·에너지 조절 방식 등을 체계적으로 학습하며, 실제 임상 환경에서 요구되는 물리적 판단 능력을 기른다. 또한 PET·SPECT·X-ray CT 등 핵의학 영상기술의 기본 원리와 검출기 구성, 영상 재구성 알고리즘의 핵심 요소를 다루어, 환자 진단과 치료 계획 과정에서 물리학이 수행하는 역할을 이해하도록 한다. 본 과목은 한국원자력의학원(KIRAMS)과의 지리적·연구적 연계성을 고려하여, 임상·연구 협력에 필요한 물리 배경을 갖추도록 설계되어 있으며, 학생들이 SeoulTech–KIRAMS 의과학대학원으로 진학하여 의료물리·의공학 연구를 수행할 수 있는 준비 기반을 마련한다. 이를 통해 학생들은 고에너지 물리와 의료물리 사이의 공통 물리 원리를 이해하고, 방사선 영상·치료 기술의 실제적 응용으로 진입할 수 있는 전문적 역량을 갖추게 된다. |