이 연구 주제는 외부 전원 공급이 어려운 환경에서 미세한 자기장과 기계적 진동을 전기에너지로 변환하는 고효율 에너지 하베스팅 기술에 초점을 둔다. 연구실은 특히 전력선 주변의 표유 자기장, 구조물의 미세 진동, 반복 변형과 같은 저등급 에너지원에 주목하며, 이를 활용해 자가전원형 센서와 저전력 전자소자를 구동할 수 있는 변환 시스템을 개발하고 있다. 단순한 단일 변환 방식이 아니라 자기-기계-전기 결합 구조를 통해 출력 밀도와 안정성을 동시에 높이는 방향이 핵심이다. 구체적으로는 자석, 캔틸레버, 코일, 압전 복합체를 조합한 하이브리드 발전 구조를 설계하고, 자기유속 집중기와 같은 보조 구조를 도입해 약한 자기장에서도 높은 출력을 확보하는 연구를 수행한다. 관련 논문에서는 magneto-mechano-electric generator와 magneto-mechano-triboelectric generator를 통해 기존 대비 향상된 출력 특성을 입증하였고, 실제로 무선 실내 위치 추적 시스템이나 IoT 센서 네트워크 구동 가능성을 제시하였다. 이는 소재 설계와 기계 구조 최적화, 전자기 해석, 소자 패키징이 유기적으로 결합된 융합형 연구라고 할 수 있다. 이 연구의 의의는 배터리 교체가 어려운 산업 현장, 스마트 빌딩, 전력 설비 모니터링, 분산형 센서 시스템에서 지속가능한 전원 솔루션을 제공할 수 있다는 점에 있다. 특히 최근 수행 중인 과제에서는 온도와 습도 변화가 큰 고엔트로피 환경에서도 출력 저하를 최소화하고 장기 신뢰성을 확보하는 방향으로 연구가 확장되고 있다. 궁극적으로는 무탄소 분산전원 기술과 자가전원형 IoT 플랫폼 구현에 기여하는 차세대 에너지 변환 기술로 발전할 가능성이 크다.

연구실의 또 다른 핵심 축은 전자세라믹스와 압전소재를 기반으로 한 기능성 에너지 소재 개발이다. 특히 PZT 계열 두꺼운 박막과 압전 복합체를 활용하여 높은 유전 특성, 우수한 압전 응답, 그리고 안정적인 에너지 저장 성능을 동시에 확보하는 데 집중하고 있다. 이러한 연구는 센서, 액추에이터, 에너지 저장 소자, 전기변환 소자 등 다양한 전자재료 응용의 기초가 되며, 재료의 조성뿐 아니라 미세구조 제어를 통해 성능 한계를 극복하려는 접근이 특징이다. 최근 연구에서는 기계적으로 조절된 relaxor ferroelectric 거동을 유도하여 PZT thick film의 에너지 저장 밀도를 크게 높이는 성과를 보여주었다. 이는 단순한 조성 변경보다 나노결정상과 비정질 매트릭스가 공존하는 미세구조 설계를 통해 절연 파괴 강도와 분극 특성을 동시에 개선한 사례로, 고출력·고속 충방전이 필요한 차세대 커패시터 및 펄스 전력 시스템에 중요한 기반을 제공한다. 또한 압전 섬유 복합체 기반 특허 기술은 실제 발전기 구조로 이어져 소재 연구가 소자화 단계까지 연결되고 있음을 보여준다. 이러한 기능성 세라믹 연구는 에너지 하베스팅뿐 아니라 초음파 장치, 정밀 센서, 고집적 전자부품 등으로 응용 범위를 넓힐 수 있다. 특히 전자세라믹의 소결, 결정화, 미세조직 형성, 전기적 히스테리시스 제어와 같은 기본 재료공학 문제를 해결함으로써, 고성능과 신뢰성을 동시에 요구하는 산업 분야에 실질적 파급효과를 줄 수 있다. 따라서 본 연구는 소재 자체의 물성 향상과 실제 전자소자 적용을 아우르는 재료 중심의 응용 연구로 평가할 수 있다.

연구실은 소재 성능을 극대화하기 위한 공정 기술에도 큰 비중을 두고 있으며, 특히 레이저와 강한 펄스광을 활용한 광 기반 재료 공정 기술을 적극적으로 탐구하고 있다. 빛과 물질의 상호작용을 이용하면 짧은 시간 안에 국부적인 가열, 결정화, 소결, 도핑, 표면 개질이 가능하기 때문에, 열에 민감한 기판이나 복합구조에서도 고기능성 재료를 구현할 수 있다. 이러한 접근은 기존의 장시간 고온 열처리 공정이 가진 제약을 줄이면서도 고성능 소자를 제조할 수 있는 장점이 있다. 대표적으로 PZT/Metglas 이종 복합 박막에서 intense pulsed light를 이용한 순간 열처리를 통해 매우 높은 자기전기 결합 특성을 달성한 연구가 있다. 이 연구는 비정질 자왜 재료인 Metglas의 손상을 최소화하면서 상부 압전층의 결정성을 높여, 결과적으로 고감도 자기장 센서와 에너지 하베스터, 자기전기 안테나에 유리한 구조를 구현했다. 또한 광열 시뮬레이션과 구조-물성 상관관계 분석을 병행함으로써, 단순 실험 최적화를 넘어 공정 파라미터의 과학적 설계 기반을 확립하고 있다. 이 연구 방향은 차세대 복합재료 소자의 저온·고속 제조, 대면적 공정 확장, 그리고 상용화를 위한 비용 절감 측면에서 매우 중요하다. 향후에는 광원 기반 공정을 활용해 에너지 변환, 저장, 센서, 배터리 소재까지 적용 범위를 넓힐 수 있으며, 재료 설계와 제조기술을 함께 혁신하는 플랫폼 기술로 발전할 수 있다. 즉, 연구실은 단지 새로운 소재를 찾는 데 그치지 않고, 그 소재를 실제로 구현하고 고성능 소자로 연결하는 제조 방법론까지 함께 연구하는 특징을 지닌다.