전상민 연구실의 핵심 축 중 하나는 계면과 표면에서 나타나는 물리·화학적 현상을 정밀하게 이해하고, 이를 기능성 소재 설계에 연결하는 계면·표면공학 연구이다. 연구실은 고체 표면의 거칠기, 화학 조성, 젖음성, 전하 분포, 흡착 특성 등이 재료의 성능을 어떻게 바꾸는지 분석하며, 나노 및 마이크로 스케일에서의 표면 제어를 통해 새로운 응용 가능성을 탐색한다. 특히 초윤활성, 표면 흡착, 나노버블 영향, 박막 및 나노구조체의 표면 특성 제어와 같은 주제는 연구실의 기초역량을 잘 보여준다. 이 연구는 단순한 표면 분석에 머무르지 않고, 센서·에너지 소자·전자재료의 성능을 높이는 공학적 전략으로 확장된다. 예를 들어 나노채널 마이크로캔틸레버, 산화알루미늄 기반 구조체, 초박막 안티모니 박막, 레이저 유도 탄화 기반 탄소 복합구조체 등은 모두 계면 제어가 성능을 좌우하는 대표 사례들이다. 연구실은 박막 증착, 나노구조 형성, 표면 개질, 흡착 및 응력 변화 분석과 같은 접근을 활용해 재료의 민감도, 안정성, 균일성, 반응성을 동시에 확보하는 방향으로 연구를 진행한다. 궁극적으로 이러한 계면·표면공학 연구는 바이오센서, 기체센서, 메모리 소자, 에너지 변환 장치 등 다양한 응용 분야를 연결하는 공통 플랫폼 역할을 한다. 표면에서 시작되는 상호작용을 설계 가능하게 만들면, 미량 분석의 정밀도 향상부터 저전력 소자 구현, 차세대 기능성 전자재료 개발까지 넓은 파급효과를 낼 수 있다. 따라서 본 연구주제는 연구실의 기초과학적 정체성과 응용지향적 기술개발 역량을 동시에 대표하는 분야라고 볼 수 있다.

연구실은 바이오센서와 기체센서 분야에서 표면기능화와 나노기계적 신호 변환을 결합한 고감도 센싱 기술을 지속적으로 발전시켜 왔다. 특히 마이크로캔틸레버, 압저항 센서, 압전 기반 질량 검출 구조, 나노채널이 도입된 센서 플랫폼 등은 분자 흡착이나 생체분자 결합에 따라 미세한 응력, 질량, 진동수 변화를 측정할 수 있어 라벨 프리 검출에 매우 유리하다. 연구실의 학술발표와 논문 기록은 이러한 센서 구조를 이용해 바이오마커, 포름알데히드, 메탄올 등 다양한 표적을 검출하는 방향으로 축적되어 있다. 특허 포트폴리오에서도 이 연구 흐름은 분명하게 드러난다. 병원성 미생물 초고속 포집 기술, 이중층 나노입자 복합체를 이용한 병원균 검출, 코어-시스 구조 나노섬유 기반 측방유동 분석 신호 증폭 장치 등은 모두 실제 진단 및 현장형 분석 시스템으로 이어질 수 있는 응용연구이다. 연구실은 자성입자 배열, 표면 배향성 제어, 면역반응 증폭, 미세유체 환경에서의 포집 효율 향상 같은 요소를 통합하여, 기존 분석법보다 더 빠르고 민감한 센싱 플랫폼을 구현하고자 한다. 이러한 연구는 의료진단, 환경모니터링, 산업안전, 감염병 대응과 같은 분야에서 높은 활용 가능성을 가진다. 특히 현장진단형 시스템은 빠른 응답성과 간편한 사용성이 중요하므로, 연구실이 축적해 온 표면공학과 미세구조 설계 기술은 실용화 측면에서도 경쟁력이 크다. 결국 이 주제는 계면 제어, 재료 설계, 미세센서 공학, 생체분석 기술이 융합된 연구실의 대표 응용 분야라 할 수 있다.

전상민 연구실은 최근 공기 중 수분이나 호흡과 같은 주변 환경 에너지를 전기로 바꾸는 수분-전기 에너지 변환 기술에도 집중하고 있다. 관련 국가과제와 고임팩트 논문은 해조류 유래 셀룰로오스 나노섬유, 나노다공성 탄소복합구조체, Berlin green 프레임워크 등 다양한 활성소재를 활용하여 MEET 시스템의 성능과 작동 메커니즘을 정교하게 규명하려는 연구 방향을 보여준다. 이는 외부 전원 의존도를 낮추고, 자가구동형 센서나 저전력 전자소자의 기반을 마련한다는 점에서 매우 중요한 주제이다. 연구실의 접근은 재료 선택에서 끝나지 않고, 수분 흡착, 이온 선택성, 표면전하 이동, 다공성 구조 내부의 물 분포와 같은 다중 현상을 함께 다룬다는 점에 특징이 있다. 특히 레이저 광열반응 유도 탄화기술이나 셀룰로오스 기반 그래핀 제조 기술은 친환경 전구체를 고기능 전도성 소재로 전환하는 독창적 공정 전략으로 볼 수 있다. 이러한 공정은 구조 제어와 대면적 제작 가능성을 동시에 제공해, 고효율 에너지 하베스팅 소자의 실용화를 가속할 수 있다. 향후 이 연구는 웨어러블 전자기기, 환경발전 소자, 분산형 저전력 시스템, 차세대 자가발전 센서 플랫폼으로 확장될 가능성이 높다. 기존의 태양광·열전 중심 에너지 하베스팅과 달리 수분 기반 발전은 실내외 다양한 조건에서 작동할 수 있어 응용 범위가 넓다. 따라서 본 주제는 연구실이 전통적인 표면·센서 연구를 넘어 에너지소재와 지속가능 기술로 확장하고 있음을 잘 보여주는 대표 분야이다.