이 연구실은 건축구조공학의 핵심인 구조해석과 구조설계를 기반으로, 다양한 건축물과 공간구조 시스템의 거동을 정밀하게 이해하고 보다 효율적인 설계 해법을 제시하는 연구를 수행한다. 특히 트러스, 보, 박벽구조, 전단벽, 초고층 구조, 복합재 구조 등 폭넓은 구조 형식을 대상으로 하중, 좌굴, 진동, 처짐, 비선형 거동을 분석하며, 실제 설계에 적용 가능한 해석 모델의 고도화에 강점을 가진다. 연구의 출발점은 구조물의 안전성과 사용성을 동시에 만족시키는 합리적 설계이며, 이를 위해 이론 해석과 수치해석을 긴밀히 결합한다. 세부적으로는 유한요소해석, 등기하해석, 고유치해석, 시간이력해석, 비선형 동적해석 등 고급 전산기법을 활용하여 구조물의 응답을 예측하고 설계 변수의 영향을 체계적으로 평가한다. 또한 유전알고리즘, 차등진화알고리즘, 입자군집최적화 등 메타휴리스틱 기법을 적용해 구조물의 단면, 형상, 위상, 프리텐션 조건을 최적화하는 연구를 지속해 왔다. 이러한 접근은 단순히 구조 부재를 안전하게 만드는 수준을 넘어, 재료 사용량 절감, 경량화, 시공성 향상, 성능 극대화를 동시에 추구하는 설계 패러다임으로 이어진다. 이 연구는 초고층 건물, 장스팬 구조, 특수공간 구조물 등 고난도 설계 문제에 직접적인 파급효과를 가진다. 구조 최적설계 기술은 설계 초기 단계의 대안 탐색 속도를 높이고, 복잡한 구조 시스템에 대한 정량적 의사결정을 가능하게 하며, 궁극적으로는 경제성과 안전성을 함께 확보하는 데 기여한다. 연구실의 축적된 해석 및 최적화 역량은 전통적인 건축구조 분야를 넘어, 차세대 디지털 설계 자동화와 AI 융합 구조설계의 기반 기술로도 확장되고 있다.

이 연구실의 최근 핵심 축은 인공지능을 구조공학과 건축안전 분야에 접목하는 융합 연구이다. 연구실은 딥러닝 건축연구소와 관련 대형 과제를 통해 구조설계, 시공, 유지관리 전 주기에 적용 가능한 AI 기반 원천기술을 개발하고 있으며, 특히 건축안전 메타기술과 AI 기반 의사결정 지원 기술 확보를 중요한 목표로 삼고 있다. 이는 전통적인 구조공학이 가진 높은 계산 비용과 전문가 의존성을 줄이고, 복잡한 현장 문제를 보다 빠르고 정밀하게 해결하려는 시도이다. 연구 방법론 측면에서는 기계학습, 딥러닝, 물리정보신경망(PINN), 베이지안 최적화, 대체모델링 등을 활용하여 구조응답 예측, 손상탐지, 비선형 거동 예측, 구조재료 성능 추정, 하이퍼파라미터 튜닝, 자동 설계 탐색을 수행한다. 특히 전산해석 기반 데이터와 실제 계측 또는 시뮬레이션 데이터를 결합함으로써, 기존 해석을 대체하거나 보완하는 고속·고정확도 모델을 구축하는 방향이 두드러진다. 이러한 연구는 반복적인 구조해석과 최적화에 소요되는 시간을 줄이고, 다양한 설계안에 대한 민감도 분석과 실시간 판단을 가능하게 만든다. 실용적 측면에서 이 연구는 건축물의 구조안전성 향상과 유지관리 지능화에 직접 연결된다. 예를 들어 구조물 손상 조기 탐지, 성능 저하 예측, 설계 자동화, 위험도 기반 안전관리 체계 구축 등은 스마트 건설과 디지털 전환 시대의 핵심 과제이다. 연구실은 AI를 독립된 기술로 다루기보다 구조공학의 문제를 해결하는 도구이자 새로운 패러다임으로 해석하며, 향후 BIM, 센서 데이터, 디지털 트윈과 연계된 지능형 건축안전 플랫폼으로 연구를 확장할 가능성이 크다.

이 연구실은 스페이스프레임, 텐세그리티, 케이블돔, 막구조, 개폐식 지붕 등 대공간 구조 및 공간구조 시스템에 대한 연구를 장기간 수행해 왔다. 이러한 구조는 경기장, 전시장, 공항, 대형 복합시설처럼 넓은 무주공간을 요구하는 건축물에 필수적이며, 구조적 효율성과 건축적 표현성을 동시에 만족해야 한다는 특징을 가진다. 연구실은 공간구조의 형상탐색, 자기응력 상태, 안정성, 진동 특성, 비선형 거동을 종합적으로 다루며, 실제 프로젝트에 적용 가능한 구조방식과 공법 특성을 연구해 왔다. 특히 텐세그리티와 케이블-스트럿 계열 구조에 대해서는 하중법, 내력밀도법, 특이값분해 기반 정식화, 유전알고리즘 기반 형상탐색, 프리텐션 최적화 등을 활용해 구조 형성과 성능의 상관관계를 분석한다. 막구조와 프리폼 구조에서는 CAD-CAE 인터페이스, 자유곡면 모델링, 기하비선형 해석을 통해 설계와 해석 간의 연계를 강화하고 있다. 또한 스페이스프레임 통합설계 시스템 개발 경험은 전통적인 공간구조 설계를 디지털 기반으로 체계화한 대표적 성과로 볼 수 있다. 이러한 연구는 단지 특수구조 해석에 그치지 않고, 미래형 건축의 구현 가능성을 넓힌다는 점에서 중요하다. 대공간 구조는 경량화와 고효율이 핵심이므로, 최적 형상 결정과 안정성 확보가 설계 성패를 좌우한다. 연구실의 성과는 복잡한 공간구조의 설계 자동화, 시공성 향상, 재료 절감, 장기 안전성 확보에 기여하며, 나아가 디지털 설계 기술과 결합된 고성능 건축구조 시스템 개발로 이어질 수 있다.