이 연구 주제는 항공기와 극초음속 비행체에 적용되는 경량 고강도 복합재 구조의 설계, 해석, 제작, 그리고 성능평가를 포괄한다. 연구실은 항공기구조/재료와 항공우주 구조 및 진동을 핵심 축으로 삼아, 고온·고하중·고속 환경에서도 구조적 안정성을 유지할 수 있는 복합재 기반 구조 시스템을 탐구한다. 특히 샌드위치 구조, 허니컴 구조, 세라믹 및 고분자 복합재, 다층 적층 구조 등 다양한 형태의 첨단 구조재료를 활용하여 항공우주 시스템의 효율과 신뢰성을 높이는 데 집중한다. 대표적인 연구 흐름으로는 극초음속 비행체의 열보호 시스템에 필요한 샌드위치 복합구조의 특성 분석이 있다. 관련 연구에서는 열 차폐 성능뿐 아니라 기계적 강도, 열적 안정성, 손상 저항성, 구조 경량화 사이의 균형을 중점적으로 다룬다. 또한 탄소계 재료, 세라믹, 그래핀 복합막과 같은 차세대 소재를 적용하여 고온 복사 환경과 열충격 조건에서의 구조 거동을 규명하고, 유한요소해석과 실험을 병행해 실제 적용 가능성을 검증한다. 최근에는 EUV 펠리클용 다층 그래핀 복합막 연구처럼 나노소재 기반의 초박막 구조체로 연구 영역을 확장하고 있다. 이 연구의 학문적·산업적 의의는 항공우주 구조물의 성능 향상뿐 아니라 미래형 우주비행체, 방위산업 장비, 반도체 공정용 고기능 멤브레인 등 다양한 분야로의 확장성에 있다. 경량화와 내열성, 내손상성을 동시에 달성하는 구조 설계는 차세대 비행체의 핵심 경쟁력이기 때문에, 본 연구는 항공우주공학과 재료공학의 접점에서 높은 파급력을 가진다. 향후에는 다기능 복합재, 초고온 구조재, 디지털 기반 설계 최적화와 연계되어 더욱 정교한 항공우주 구조 개발로 이어질 가능성이 크다.

이 연구 주제는 압전 복합재 작동기와 스마트 재료를 활용하여 구조물의 능동 제어와 진동 억제를 구현하는 분야이다. 연구실은 경량 압전복합재 작동기(LIPCA), 유니모프 작동기, 형상기억 고분자 및 전기활성 재료 등을 이용해 구조 응답을 제어하는 기술을 오랫동안 축적해 왔다. 항공우주 구조물은 가벼우면서도 유연한 특성 때문에 진동과 동적 불안정성에 취약할 수 있는데, 본 연구는 이러한 문제를 능동적으로 제어함으로써 구조 성능과 운용 안정성을 높이는 데 목적이 있다. 구체적으로는 압전 복합재 작동기의 굽힘 거동, 피로균열, 층간박리, 파손 메커니즘을 분석하고, 음향방출(acoustic emission) 기법을 통해 손상 진전 과정을 주파수 대역별로 진단하는 연구가 수행되었다. 또한 전기적 반복하중이 작동기의 피로 손상에 미치는 영향을 규명하여, 실제 운용 환경에서의 신뢰성 확보 방안을 제시하였다. 이러한 연구는 단순한 재료 특성 측정을 넘어, 보 구조물의 진동제어, 유연 구조물의 응답 저감, 스마트 스킨 및 변형 가능한 날개 구조의 구현으로 이어진다. 실험과 수치해석을 결합한 접근은 스마트 구조 설계의 실용성을 높이는 핵심 요소이다. 이 분야는 항공우주 구조물뿐 아니라 정밀기계, 로봇, 초소형 비행체, 센서-액추에이터 통합 시스템 등으로 확장될 수 있다. 능동 진동제어 기술은 구조물의 수명 연장, 소음 감소, 자세 안정화, 정밀 구동 향상에 직접적으로 기여한다. 앞으로는 스마트 재료와 구조건전성 모니터링, 디지털 트윈, 자율 제어 알고리즘이 결합되면서 더 지능적인 항공우주 구조 시스템으로 발전할 수 있으며, 본 연구실의 축적된 압전 복합재 연구는 이러한 미래 기술의 기반이 된다.

이 연구 주제는 카메라와 영상처리 기술을 이용하여 구조물의 변형, 진동, 손상 상태를 비접촉 방식으로 계측하고 평가하는 기술에 관한 것이다. 연구실은 디지털 영상 상관법(DIC)을 활용하여 구조물의 변위장, 변형률장, 고유진동수, 감쇠비, 모드형상 등을 정밀하게 추정하는 연구를 수행해 왔다. 특히 센서 부착이 어렵거나 초고온, 극한환경, 접근 제한 조건이 존재하는 구조물에서 비전 기반 계측은 매우 유용하며, 항공우주 구조와 실험역학의 융합 관점에서 중요한 연구 분야로 자리 잡고 있다. 관련 특허와 프로젝트를 보면, 외부 자극 전후의 구조 영상을 취득하고 이를 바탕으로 동특성 변화를 계산하여 손상을 감지하는 구조건전성 모니터링 시스템이 구축되어 있다. 최근 수행 중인 연구에서는 극한환경 하에서 구조물의 변형 및 진동을 계측하기 위해 초고온 조건에서도 활용 가능한 스페클 패턴, 영상 취득, 데이터 해석 기술을 고도화하고 있다. 또한 메조스케일 구조물이나 곤충 시편과 같은 소형·경량 구조에 대해서도 충격 저항력과 변형 거동을 동시에 측정하는 응용으로 확장되었다. 이는 실험역학, 생체모사 구조 분석, 재료 손상 진단이 연결되는 융합적 연구라고 볼 수 있다. 비전 기반 계측 기술은 기존 접촉식 센서의 한계를 보완하며, 구조물의 실시간 상태 인식과 예지보전 체계 구축에 큰 장점을 제공한다. 항공기, 우주 구조물, 방위산업 장비, 고온 설비, 초정밀 박막 구조 등 다양한 대상에 적용 가능하다는 점에서 응용 범위가 넓다. 향후에는 인공지능 기반 영상해석, 자동 손상분류, 다중물리 해석과의 통합을 통해 더욱 고도화된 구조건전성 모니터링 플랫폼으로 발전할 수 있으며, 본 연구실은 구조역학과 실험계측을 연결하는 실용적 연구 역량을 보여주고 있다.