본 연구실은 탄소나노튜브와 나노카본 필러를 활용하여 외부 하중, 변형, 충격을 정밀하게 감지할 수 있는 지능형 복합소재 센서를 개발한다. 특히 탄소나노튜브의 압저항 특성을 이용해 구조물의 변형률 변화를 전기저항 변화로 변환하는 센서 기술에 집중하며, 기존 금속 게이지가 가지는 부착성, 유연성, 대면적 적용성의 한계를 보완하는 데 연구의 목적이 있다. 이러한 센서는 고무, 폴리머, 복합재 패널, 차량 부품 등 다양한 기계 시스템에 적용될 수 있도록 설계된다. 연구 방법 측면에서는 탄소나노튜브, 그래파이트 나노플레이트렛, 고분자 수지 등의 복합화를 통해 센서 민감도와 내구성을 동시에 확보하는 방향이 핵심이다. 분산성 제어, 필러 네트워크 형성, 기지재와의 계면 특성 조절, 스프레이 코팅 및 도포 공정 설계 등을 통해 센서 성능을 최적화하며, 충격 페인트 센서와 스트레인 센서 같은 다양한 형태로 구현한다. 특히 충격 감지 시스템, 대변형 측정 센서, 구조물 표면 센서 네트워크 등으로 확장되며 실제 계측 환경에서 활용 가능한 형태로 발전하고 있다. 이 연구는 구조건전성 모니터링, 자동차 부품 진단, 산업설비 상태 감시, 웨어러블 계측 등 여러 응용 분야에서 높은 활용 가능성을 가진다. 연구실의 논문과 특허는 탄소나노튜브 혼합물 기반 센서와 충격 감지 시스템, 초탄성 소재용 대변형 센서 등으로 이어져 실용화 지향성이 매우 높다. 앞으로는 고감도·저전력·대면적 센서 네트워크와 머신러닝 기반 신호 해석을 결합해 보다 지능적인 자가진단형 기계 구조물 구현으로 확장될 가능성이 크다.

본 연구실의 또 다른 핵심 축은 나노 스마트 재료와 나노복합재의 설계 및 물성 향상 연구이다. 탄소나노튜브, 나노섬유, 그래핀, 보론 나이트라이드 나노튜브 등 다양한 나노소재를 활용해 기계적 강도, 전기적 응답성, 자기적 특성, 기능성 센싱 성능을 동시에 확보하는 복합재료를 개발한다. 이는 단순히 재료를 제조하는 수준을 넘어, 하중 감지와 구조 반응이 가능한 기능성 재료로 고도화하는 데 초점이 맞춰져 있다. 구체적으로는 고분자 매트릭스에 다중벽 탄소나노튜브를 균일하게 분산시켜 스트레인 민감 재료를 제조하고, 재료의 인장 특성, 신율, 전기저항 변화, 반복 하중 안정성 등을 평가한다. 또한 스파크 플라즈마 소결 공정을 이용한 그래핀 나노시트 제조, 나노와이어의 열처리 특성 연구 등 소재 제조 및 미세구조 제어 연구도 함께 수행한다. 이러한 접근은 재료의 본질적 특성과 공정 조건이 센서 성능 및 구조 응답에 어떤 영향을 주는지 체계적으로 밝히는 데 중요한 의미를 가진다. 이 연구는 기계공학과 재료공학의 경계를 넘나드는 융합형 연구로서, 차세대 스마트 구조물과 기능성 부품 개발의 기반이 된다. 향후에는 3D 프린팅 공정과 결합한 맞춤형 나노복합재 제작, 극한환경 대응형 기능성 소재, 차량 및 에너지 시스템용 경량·고신뢰성 재료 개발로 확대될 수 있다. 즉, 본 연구실의 나노 스마트 재료 연구는 센서, 구조재, 진단소재를 하나의 플랫폼으로 통합하는 방향으로 발전하고 있다.

연구실은 나노소재 기반 센서 연구와 더불어 기계시스템의 동역학 및 제어, 그리고 안전진단 기술을 함께 다루고 있다. 교수의 연구 키워드와 학술활동 이력을 보면 동역학 및 제어 분야가 연구실의 중요한 기반임을 알 수 있으며, 실제로 발전기 방진마운트 특성, 휠 베어링 동특성, 환자 이송 로봇의 흔들림 억제 제어 등 다양한 기계시스템 문제에 대한 연구가 수행되고 있다. 이는 소재 연구가 단독으로 존재하는 것이 아니라 실제 기계 시스템 해석과 제어 문제에 긴밀히 연결되어 있음을 보여준다. 최근 프로젝트에서는 극저온 액화수소 이송용 진공단열 이중배관 시스템에 대해 AI 및 ICT 기반 안전·진단 기술을 적용하고 있다. 여기에는 누설 감지, 이상 상태 판단, 원격 모니터링, 위치 추정, 운전 조건 기반 제어 등 복합적인 시스템 기술이 포함된다. 즉 센서에서 얻은 데이터를 기계학습과 정보통신 기술로 해석하여 설비 안전성과 운전 효율을 높이는 통합형 연구가 이루어지고 있으며, 이는 전통적인 기계설계공학을 지능형 진단 시스템으로 확장하는 사례라 할 수 있다. 이러한 연구는 에너지 설비, 로봇, 산업 장치, 운송 시스템 등에서 요구되는 예지보전과 실시간 상태 감시에 직접 연결된다. 특히 극저온, 진동, 충격, 대변형과 같은 복합 환경에서 신뢰성 있는 측정과 제어를 구현해야 하는 산업 현장에 적합하다. 앞으로는 센서-데이터-제어를 통합한 디지털 기반 기계시스템 진단 플랫폼으로 발전하면서, 스마트 제조와 에너지 안전 분야에서 연구실의 응용 범위가 더욱 넓어질 것으로 기대된다.