본 연구실은 금속 소재의 소성가공 특성을 정밀하게 이해하고, 이를 바탕으로 고정밀·고효율 성형 공정을 설계하는 연구를 수행한다. 특히 파이프, 튜브, 강판, 중공 부품과 같은 산업용 부품을 대상으로 인발, 확관, 밴딩, 스웨이징, 핫스탬핑, 피어싱 등 다양한 성형 공정에서 발생하는 변형 거동과 치수 정밀도를 체계적으로 분석한다. 연구의 핵심은 소재의 기계적 성질, 공정 변수, 금형 형상 사이의 상호작용을 해석하여 실제 제조 현장에서 적용 가능한 최적 조건을 도출하는 데 있다. 이 연구는 유한요소해석(FEM)을 기반으로 성형 하중, 두께 변화, 응력 분포, 변형률, 파손 가능성 등을 예측하고, 이를 실험 결과와 비교하여 공정 신뢰성을 높이는 방향으로 진행된다. 연구실의 학술발표 주제에서도 파이프의 단면감소율에 따른 잔류응력 평가, 고정밀 강관 인발 금형 최적화, 이종재료 냉간 인발에서의 마찰 영향 분석, 고종횡비 플랜지 인발의 치수 정밀도 제어 등 실제 제조 문제와 밀접한 연구가 다수 확인된다. 이러한 접근은 시행착오를 줄이고 시제품 개발 기간을 단축하며, 제품의 품질 일관성을 확보하는 데 기여한다. 나아가 본 연구는 자동차, 조선, 플랜트, 에너지 설비, 정밀기계 부품 제조와 같이 높은 신뢰성과 생산성이 요구되는 산업 분야로 확장될 수 있다. 성형 공정의 최적화는 원가 절감뿐 아니라 경량화, 고강도화, 내구성 향상과도 직결되므로 산업적 파급효과가 크다. 연구실은 앞으로도 난가공재 및 고기능성 소재의 성형성 평가, 공정-소재 연계 설계, 디지털 기반 제조 최적화로 연구 범위를 넓혀 차세대 제조기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

본 연구실의 또 다른 핵심 분야는 금형설계와 공정설계를 통합적으로 수행하는 CAD/CAM 기반 제조 최적화 연구이다. 금형은 제품의 형상, 품질, 생산성, 수명에 직접적인 영향을 미치는 제조의 핵심 요소이므로, 연구실은 다양한 성형 대상물에 적합한 금형 구조와 성형면 형상을 설계하고 이를 디지털 도구로 검증하는 연구를 지속하고 있다. 특히 다층 파이프, 정밀 강관, 고압 부품, 복잡 형상 성형체와 같이 설계 난도가 높은 부품에 대해 맞춤형 금형 구조를 제안하는 데 강점을 가진다. 연구 방법론 측면에서는 CAD를 활용한 형상 설계, CAM 기반 가공성 검토, 그리고 CAE 및 FEM 해석을 연계하여 금형의 응력집중, 마모, 열적 영향, 소재 유동 불균형 문제를 사전에 분석한다. 국제 및 국내 학술대회 발표 이력에서도 다중 패스 인발 공정의 다이 및 플러그 형상 최적화, 고압 연료 파이프 형상 최적화, 핫스탬핑 냉각채널 구조 연구, 펀치 형상에 따른 내구성 평가 등 설계-해석-제조를 연결하는 연구 흐름이 뚜렷하게 나타난다. 이러한 연구는 금형 수명 향상, 불량 감소, 공정 안정화에 핵심적인 역할을 한다. 산업적으로 이 분야의 의의는 매우 크다. 디지털 기반 금형설계는 제품 개발 초기 단계에서 문제를 예측하고 선제적으로 대응할 수 있게 하며, 맞춤형 생산과 고부가가치 제조 환경에서 더욱 중요해지고 있다. 연구실은 향후 스마트 제조 및 디지털 트윈과의 연계를 통해 금형설계 자동화, 공정조건 추천, 데이터 기반 제조 의사결정 체계로 연구를 발전시킬 수 있으며, 이는 국내 제조업의 경쟁력 강화에 직접적으로 기여할 수 있다.

본 연구실은 금속재료의 성형 공정과 재료 신뢰성의 관계를 심층적으로 다루며, 특히 스테인리스강의 화학적 조성 및 성형조건에 따른 수소취화 모델 연구를 수행하고 있다. 수소취화는 수소가 금속 내부로 침투·확산되면서 강도, 연성, 인성 등 기계적 특성을 저하시키는 현상으로, 수소경제 확산과 함께 구조재료의 안전성을 좌우하는 핵심 문제로 부상하고 있다. 연구실은 성형 과정에서 축적되는 가공경화, 잔류응력, 표면 변형률 경화와 수소취화의 상관관계를 규명하여 실제 산업환경에서의 파손 위험을 예측하려는 방향으로 연구를 전개한다. 관련 과제에서는 스테인리스강 관 및 튜브를 중심으로 화학 조성, 열처리 조건, 성형 이력, 표면 상태가 수소취화 거동에 미치는 영향을 실험적으로 분석하고 있다. 이는 단순한 재료 시험을 넘어, 공정 중 발생하는 미세조직 변화와 응력 분포가 장기적 신뢰성에 어떤 영향을 주는지를 통합적으로 파악하려는 시도다. 특히 잔류응력 평가와 공정별 변형 해석을 결합하면 수소환경에서 취약한 부위를 예측할 수 있어, 실제 설비 부품의 수명 예측과 안전 설계에 매우 유용하다. 이 연구는 수소 배관, 극저온 유체 부품, 에너지 저장 시스템, 화학 플랜트, 고압 밸브 등 차세대 에너지 인프라와 직접 연결된다. 향후 연구실의 수소취화 모델이 정교해질수록 소재 선정, 성형 공정 조건 설정, 후처리 공정 최적화, 유지보수 전략 수립에 중요한 기준을 제공할 수 있다. 따라서 본 분야는 기계공학적 제조기술과 재료공학적 신뢰성 평가를 결합하는 융합 연구로서 높은 학문적·산업적 가치를 지닌다.

본 연구실은 소성가공과 구조해석 기반 기술을 바탕으로 밸브 및 유체기기의 설계 응용 연구도 활발히 수행하고 있다. 등록 특허로 확인되는 일방향 연속 회전형 체크 밸브, 패킹링 결속이 용이한 원통형 제수밸브, 액화수소용 안전밸브 시험장치 등은 연구실이 기계 요소 설계와 실용적 산업응용에 강점을 가지고 있음을 보여준다. 이러한 연구는 단순한 부품 형상 개발을 넘어 작동 안정성, 밀봉성, 내압성, 내구성을 동시에 확보하는 방향으로 진행된다. 연구실은 밸브 내부 유동과 구조적 하중, 스프링 거동, 디스크 회전 메커니즘, 극저온 및 고압 조건에서의 부품 안정성 등을 해석하고 설계에 반영한다. 학술대회 발표에서도 플런저 펌프 멀티 밸브 하우징 설계, 릴리프 밸브 내 스프링 거동 연구, 해수담수화 밸브 주조 공정 해석, 안티스플래시 장치의 CFD 성능 개선 등 유체-구조 연성 관점의 연구가 다수 나타난다. 이는 해석 중심의 기계설계 역량이 실제 제품 개발로 이어지고 있음을 의미한다. 특히 수소 및 극저온 환경에서 작동하는 안전밸브 시험장치 특허는 미래 에너지 산업과의 접점을 보여주는 사례다. 고기능성 밸브 기술은 조선해양, 플랜트, 수처리, 에너지 저장, 반도체 및 화학 공정 등 다양한 산업에서 핵심 부품으로 사용되기 때문에 설계 정밀도와 신뢰성 확보가 매우 중요하다. 본 연구실은 향후 고압·극저온·부식환경을 고려한 밸브 설계, 시험평가, 제조공정 최적화를 통해 산업 수요에 직접 대응하는 실용 연구를 더욱 확대할 수 있을 것으로 보인다.