지적설계 및 최적설계는 구조물, 음향 장치, 기계 시스템 등 다양한 공학적 시스템의 성능을 극대화하기 위해 수학적 모델링과 컴퓨터 기반의 최적화 기법을 활용하는 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 유한요소법(FEM), 파동기반법(WBM), 경계요소법(BEM) 등 첨단 해석 기법과 결합된 위상 최적화, 형상 최적화, 다목적 최적화 등 다양한 최적설계 방법론을 개발하고 있습니다. 이를 통해 구조물의 강성, 진동, 소음, 열전달 등 여러 물리적 특성을 동시에 고려한 최적의 설계안을 도출할 수 있습니다. 특히, 본 연구실은 음향-구조 연성 문제, 다중 물리장 연성 문제 등 복잡한 시스템의 최적설계에 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 라우드스피커, 마이크로폰, 방음벽, 메타물질 등 다양한 응용 분야에서 최적화 기법을 적용하여, 소음 저감, 진동 제어, 음향 성능 향상 등 실질적인 성능 개선을 달성하고 있습니다. 또한, 최신 통계적 최적화, 진화 알고리즘, 글로벌 최적화 기법을 도입하여 기존의 경험적 설계 방식에서 벗어나 체계적이고 효율적인 설계 프로세스를 확립하고 있습니다. 이러한 연구는 산업 현장에서 요구되는 고성능, 경량화, 저소음, 고효율 시스템 개발에 직접적으로 기여하고 있습니다. 실제로 전자기기 냉각용 히트싱크, 음향 메타물질, 햅틱 디스플레이, 재활운동기구 등 다양한 제품의 설계에 적용되어 혁신적인 성과를 창출하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 인공지능, 데이터 기반 설계, 다분야 연계 최적화 등 미래 지향적 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.

음향 및 진동 제어는 현대 산업에서 매우 중요한 이슈로, 본 연구실은 메타물질과 마이크로 구조의 설계 및 최적화를 통해 소음과 진동을 효과적으로 제어하는 기술을 개발하고 있습니다. 메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특이한 물리적 특성을 가지는 인공 구조물로, 특정 주파수 대역에서 파동의 전파를 차단하거나 조절할 수 있습니다. 본 연구실에서는 국부 공진 메타물질, 다중 밴드 갭 메타물질, PVC 파이프 배열 기반 음향 메타물질 등 다양한 형태의 메타구조를 설계하고, 수치해석 및 실험을 통해 그 성능을 검증하고 있습니다. 이러한 연구는 저주파 대역에서의 진동 저감, 소음 차단, 음향 투명 방음벽, 구조물의 방사 소음 저감 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 특히, 다중 국부 공진 메타물질의 설계에서는 공진기의 형상, 재질, 배열 등을 최적화하여 넓은 주파수 대역에서 우수한 저감 성능을 달성하고 있습니다. 또한, 실험적 검증을 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 실용적인 메타물질 설계 방법론을 제시하고 있습니다. 본 연구실의 메타물질 및 마이크로 구조 설계 연구는 방음, 방진, 음향 센서, 음향 렌즈, 햅틱 디스플레이 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 고성능 소자 개발에 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 새로운 소재, 3D 프린팅, 인공지능 기반 설계 등 혁신적 기술을 접목하여 음향 및 진동 제어 분야의 선도적 연구를 이어갈 계획입니다.