이 연구실은 배터리, 슈퍼커패시터, 수전해 촉매, 태양열 증기 발생 시스템 등 에너지 저장 및 변환 분야에 적용되는 복합소재를 중점적으로 연구한다. 연구 방향은 전극, 분리막, 전해질, 촉매, 액추에이터와 같은 핵심 구성요소의 성능을 향상시키기 위해 나노구조 제어와 복합화 전략을 적극 활용하는 데 있다. 특히 에너지 밀도, 출력 특성, 이온전도성, 전기화학 안정성, 기계적 유연성을 동시에 고려하는 접근이 두드러진다. 논문과 특허를 보면 리튬이온배터리 분리막 리뷰, 이온전도성 수지 조성물, 구리산화물/그래핀 기반 슈퍼커패시터 전극, 바인더 프리 전기화학 촉매, 자유형상 변형 재충전 배터리, 아라미드 나노섬유 기반 고체전해질 등 매우 폭넓은 에너지 소재 연구가 수행되고 있다. 최근에는 산소발생반응과 수소발생반응을 위한 옥시하이드록사이드 촉매, 프랙탈 형상 그래핀 전극, 전기화학 박리 기반 고에지 그래핀 제조 등 고활성 전극소재 연구도 활발하다. 이는 단순히 소재를 합성하는 수준을 넘어, 전하 전달과 이온 이동의 경로를 설계하여 실제 소자 성능을 높이는 전기화학 재료공학적 접근이라고 볼 수 있다. 더 나아가 4D 프린팅 기반 열응답 하이드로겔 액추에이터와 태양열 증기 발생 시스템 연구는 에너지 분야에서 형상변형과 스마트 응답성까지 접목한 확장형 주제이다. 해수 담수화, 증기 에너지 생산, 차세대 수전해, 안전한 배터리 시스템과 같은 응용처는 사회적 파급력이 크다. 결과적으로 이 연구는 구조용 복합소재 역량을 바탕으로 기능성 에너지 소재와 전기화학 시스템까지 확장한 연구실의 대표적인 응용 축을 형성한다.

이 연구실은 섬유강화복합재료를 기반으로 기계적 강도, 내구성, 계면 안정성, 경량화 특성을 동시에 향상시키는 고성능 구조재료를 연구한다. 특히 에폭시 기반 복합재, 탄소섬유 복합재, 유리섬유 복합재와 함께 아라미드 나노섬유를 활용한 다기능 보강 전략에 집중하며, 기존 구조용 복합재의 취성, 계면 박리, 피로 저하 문제를 해결하는 데 초점을 둔다. 이러한 연구는 항공우주, 자동차, 산업기계, 차세대 경량 구조부품 등에서 요구되는 높은 비강도와 신뢰성을 충족하기 위한 기반 기술로 연결된다. 세부적으로는 아라미드 나노섬유의 분산 제어, 공유결합 기반 크로스링킹, 3차원 나노구조체 형성, 복합재 내부 계면설계와 같은 방법론이 핵심을 이룬다. 연구실은 용매교환법을 이용한 에폭시 내 나노섬유 균일 분산, 유리섬유 계면 특성 향상, 경화 거동 및 레올로지 분석, 피로 및 파괴 특성 평가 등 공정-구조-물성의 상관관계를 체계적으로 다룬다. 이는 단순한 재료 합성에 머무르지 않고 실제 복합재 제조공정과 신뢰성 평가까지 연결되는 응용지향형 연구라는 점에서 의미가 크다. 또한 재활용 가능한 열경화성 수지 조성물과 같은 특허 성과는 지속가능한 복합재 산업으로의 확장을 보여준다. 기존 열경화성 복합재의 재활용 한계를 극복하면서도 기계적 성능을 유지하려는 접근은 친환경 제조와 순환경제 측면에서도 중요하다. 결과적으로 이 연구 주제는 구조재료의 고성능화, 친환경화, 공정 고도화를 함께 추구하는 연구실의 정체성을 가장 잘 보여주는 핵심 분야라고 할 수 있다.

이 연구실은 그래핀, 탄소나노튜브, 금속 나노와이어, 산화물 나노와이어 등 다양한 저차원 나노소재를 결합하여 유연하고 신축성 있는 기능성 복합소재를 개발한다. 특히 상용 섬유나 텍스타일 기판 위에 전도성 및 감응성 나노구조를 구현하여, 착용형 전자소자와 스마트 섬유로 확장 가능한 플랫폼 기술을 구축하고 있다. 이는 단순히 전기가 통하는 섬유를 만드는 수준을 넘어, 센싱·광응답·무선전송 기능을 함께 갖는 차세대 웨어러블 소재 시스템을 지향한다. 대표적으로 하이브리드 탄소나노소재와 ZnO 나노와이어를 적용한 무선 유연 변형 센서, 텍스타일 복합기판 위의 유기 나노섬유 포토트랜지스터, 나노탄소 하이브리드 섬유 제조기술 등이 연구 성과로 확인된다. 연구실은 대면적 코팅, 전기방사, 표면기능화, 복합화 공정 등을 통해 실제 섬유 기반 소자 제조 가능성을 높였으며, 굽힘 반복 안정성, 응답 속도, 신호 정확도와 같은 성능 평가도 함께 수행한다. 이러한 접근은 웨어러블 헬스케어, 인간-기계 인터페이스, 스마트 의류, 원격 모니터링 기술에 직접적으로 연결될 수 있다. 또한 기능성 섬유 조립체와 반도체 장치 관련 특허는 연구실이 소재-소자-응용의 전주기 연구를 수행하고 있음을 보여준다. 유연 전자소자는 기계적 변형에 취약하다는 한계가 있지만, 연구실은 복합기판과 나노구조 설계를 통해 안정성과 다기능성을 동시에 확보하려 한다. 따라서 이 주제는 복합재료 연구를 전자소자와 스마트 텍스타일 영역으로 확장하는 융합 연구의 성격을 강하게 드러내며, 미래형 센서 및 웨어러블 시스템 개발의 중요한 기반이 된다.