본 연구실은 인체 관절의 운동 해석과 임플란트 설계 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히 척추, 무릎, 고관절 등 주요 관절의 운동 특성을 전산 해석 및 실험적 방법을 통해 정밀하게 분석하며, 이를 바탕으로 인체에 삽입되는 인공 관절 및 치과 임플란트의 구조적 안정성과 생체 적합성을 극대화하는 설계 기법을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 환자의 해부학적 특성과 질환 상태를 반영한 맞춤형 임플란트 설계로 이어지며, 임상적 성공률을 높이는 데 기여하고 있습니다. 연구실에서는 다양한 생체 재료(예: PVAH, 금속, 세라믹 등)의 기계적 특성 평가와 함께, 인공 디스크, 척추 극돌기 고정장치, 치과용 임플란트 등 다양한 삽입물의 최적화 설계를 진행합니다. 전산 해석(FEA)과 실험적 검증을 병행하여, 삽입물의 구조적 안정성, 피로 수명, 표면 특성, 윤활 및 마찰 거동 등을 종합적으로 평가합니다. 특히, 최소 침습 수술에 적합한 척추 임플란트의 개발, 인공 디스크의 생체역학적 특성 평가, 치과 임플란트의 나사선 설계 및 응력 분포 해석 등 다양한 주제를 다루고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 현장에서의 적용 가능성을 높이기 위해 의료진과의 협업을 통해 진행되며, 환자 맞춤형 의료기기 개발, 수술 후 합병증 감소, 임플란트의 장기적 내구성 향상 등 실질적인 의료 혁신에 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 인체 관절 및 임플란트의 생체역학적 이해를 바탕으로, 환자 삶의 질 향상과 의료기술 발전에 이바지할 것입니다.

재료역학 및 통합설계실험실은 기계 및 생체 재료의 피로, 마모, 윤활 특성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 다양한 금속 및 복합재료, 생체 재료를 대상으로 반복 하중, 마찰, 환경 변화(온도, 습도 등)에 따른 피로 수명과 마모 거동을 실험 및 해석적으로 분석합니다. 특히, 인공 관절 및 임플란트의 장기적 내구성 확보를 위해 표면 거칠기, 윤활제의 농도, 마찰 계수 등 미세한 변수들이 재료의 피로 및 마모 특성에 미치는 영향을 체계적으로 규명하고 있습니다. 연구실에서는 원자힘현미경(AFM), 만능재료시험기, 회전 굽힘 피로 시험기 등 첨단 장비를 활용하여 미세 스케일에서의 마찰 및 마모 특성을 정량적으로 측정합니다. 또한, 실제 인체 관절의 활액 환경을 모사한 실험을 통해, 윤활제(알부민, 히알루론산, 감마글로불린 등)의 농도 변화가 인공 관절 표면의 마찰 및 마모에 미치는 영향을 분석합니다. 이를 바탕으로, 인공 관절 및 임플란트의 표면 코팅 기술, 최적 윤활 환경 설계, 내마모성 향상 방안 등을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 의료기기뿐만 아니라 항공, 자동차, 에너지 등 다양한 산업 분야의 기계 부품 내구성 향상에도 적용되고 있습니다. 재료의 피로 및 마모 특성에 대한 정밀한 이해와 예측 기술은 제품의 신뢰성 향상과 유지보수 비용 절감에 크게 기여하며, 미래 첨단 산업 및 의료기술 발전의 핵심 기반이 되고 있습니다.

본 연구실은 해상풍력발전 시스템, 특히 spar-type 부유식 하부구조물의 구조 해석 및 최적 설계 분야에서 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 극한 해양 환경에서의 구조적 안정성 확보를 위해, 유체-구조 연성 해석, 동적 응답 해석, 피로 및 부식에 의한 강도 저하 예측 등 다양한 해석 기법을 적용합니다. 이를 통해 해상풍력 구조물의 경량화, 내구성 향상, 비용 절감 등 실질적인 성능 개선을 목표로 하고 있습니다. 복합재 항공기 구조물 및 UAM(도심항공모빌리티) 붐 구조 등 첨단 복합재 구조물의 설계에도 RVE(대표체적요소) 기반 해석 기법을 도입하여, 미시구조 특성을 반영한 정확한 물성 예측과 최적화 설계를 실현합니다. 실험적 검증과 전산 해석을 병행하여, 실제 제조 및 운용 환경에서의 구조적 신뢰성을 확보하고, 기존 금속 구조물 대비 경량화 및 성능 향상을 달성하고 있습니다. 이러한 연구는 신재생에너지, 항공우주, 미래 모빌리티 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 첨단 구조물의 설계 및 해석 기술을 선도하고 있습니다. 해상풍력 및 복합재 구조물의 최적 설계 연구는 에너지 전환 시대의 친환경 기술 개발과 산업 경쟁력 강화에 중요한 역할을 하고 있으며, 본 연구실은 관련 분야의 학술적·산업적 발전에 지속적으로 기여하고 있습니다.