이 연구 주제는 화학공학의 핵심 기반인 이동현상, 유체역학, 열전달, 물질전달을 바탕으로 복잡한 유동계에서 나타나는 불안정성과 패턴 형성 메커니즘을 규명하는 데 초점을 둔다. 연구실 데이터에 포함된 저서와 학술발표 이력은 유체역학, 열역학, 수치해석에 대한 오랜 연구 축적을 보여주며, 특히 회전 원통 유동에서의 Taylor 유사 와류 발생, 상부 등온 냉각 조건에서의 부력 유도 대류, 다상유동 계면 거동과 같은 고전적이면서도 산업적으로 중요한 문제를 지속적으로 다루고 있음을 시사한다. 이러한 연구는 반응기, 열교환기, 분리공정, 에너지 시스템 등 다양한 공정 장치의 안정적 운전과 직결된다. 특히 최근 수행한 "상변화를 동반하는 계에서 대류 불안정성 해석" 과제는 부분적으로 섞이는 이성분 혼합물, 증발·응고·용해가 동반되는 계에서 점도와 밀도 변화가 유동 불안정성에 어떤 영향을 미치는지 이론적·수치적으로 해석하는 데 중점을 둔다. 상변화가 있는 시스템에서는 열역학적 비평형, 농도 구배, 계면장력 변화, 부력 효과가 서로 결합되어 단순 유동보다 훨씬 복잡한 거동이 나타난다. 연구실은 이러한 현상을 선형 안정성 해석, 비선형 수치계산, 패턴 가시화 등의 방법으로 접근하며, 상경계면에서 나타나는 대류 셀, 계면 변형, 전이 조건을 정량적으로 이해하려 한다. 이 연구의 의의는 기초 이론에 머무르지 않고 실제 화학공정과 에너지 시스템의 설계 최적화로 이어질 수 있다는 점에 있다. 예를 들어 배터리 열관리, 증발·응축 기반 열전달 장치, 액-액 혼합 및 분리 시스템, 극한 환경 유동 제어 등에서 불안정성의 발생 조건을 예측하면 공정 안전성과 효율을 동시에 높일 수 있다. 또한 연구실의 수치해석 역량은 향후 다물리장 연성 문제, 미세유체 시스템, 기능성 소재 공정의 유동 설계로 확장될 가능성이 크며, 화학공학 전반의 공정 이해를 심화하는 핵심 기반 연구로 평가할 수 있다.

이 연구 주제는 유동과 가공 과정에서 형성되는 미세구조가 기능성 소재의 거시적 성능을 어떻게 결정하는지 규명하는 데 초점을 둔다. 최근 논문들에서 연구실은 콜레스테릭 액정탄성체(CLCE), 액정 엘라스토머 섬유, 탄소나노튜브 섬유와 같은 고기능성 연성 소재를 대상으로 압출, 방사, 직접잉크쓰기(Direct Ink Writing) 공정 중의 정렬, 전단, 신장 유동 효과를 분석하고 있다. 이는 전통적인 이동현상 연구가 첨단 재료공학 및 스마트 제조로 확장된 사례로 볼 수 있으며, 공정 중 발생하는 유변학적 거동이 광학 응답, 기계적 구동, 섬유 특성에 미치는 영향을 연결하는 점이 특징이다. 대표적으로 CLCE의 3D 프린팅 연구에서는 노즐 내부 전단과 기판 적층 시의 신장력이 액정의 나선축 배향을 비정상적으로 기울게 만들고, 그 결과 관찰 방향과 인장 방향에 따라 서로 다른 구조색 변화가 나타나는 이방성 메카노크로미즘을 구현하였다. 또 다른 연구에서는 메조상의 제어를 통해 기존 액정 엘라스토머 섬유가 주로 수축 구동만 보였던 한계를 넘어, 온도 상승 시 자발적으로 신장하는 섬유형 액추에이터를 제시하였다. 탄소나노튜브 습식방사 연구에서는 파워로우 점도 모델을 이용해 전단박화 거동을 분석함으로써 방사 안정성, 섬유 형상, 성능 제어에 필요한 공정-물성 상관관계를 탐구하고 있다. 이러한 연구는 스마트 섬유, 소프트 액추에이터, 웨어러블 디바이스, 구조건전성 모니터링, 보안·위변조 방지 소재 등으로의 응용 가능성이 매우 크다. 특히 연구실은 단순 소재 합성보다 공정 중 유동장과 정렬 현상을 정밀하게 다루는 데 강점이 있어, 기능성 소재의 성능을 "재료 조성"뿐 아니라 "가공 중 형성되는 구조"의 관점에서 최적화할 수 있다. 앞으로는 다중재료 프린팅, 온도·응력·전기장 반응형 소자, 텍스타일 기반 로봇 구동체 등으로 연구가 확장될 수 있으며, 화학공학의 공정 해석과 재료 기능 설계를 잇는 융합 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

이 연구 주제는 저전력 센서와 자립형 전원 기술을 결합하여 외부 배터리 의존도를 낮춘 지능형 센서 플랫폼을 구현하는 방향으로 전개된다. 연구과제 자료에 따르면 연구실은 다양한 IoT 환경과 웨어러블 기기에 적용 가능한 저전력 센서, 에너지 변환·에너지 전달 기반 자립형 전원 플랫폼, 전력변환 및 관리 기술과 연계된 시스템 개발에 참여하고 있다. 이는 화학공학적 소재·공정 이해를 바탕으로 센서, 에너지 하베스팅, 구동 시스템을 통합하는 응용 지향적 연구라고 할 수 있다. 연구실이 참여한 Nano Energy 논문은 전단농화 특성과 전하 저장층을 활용한 전에어로졸 분사형 웨어러블 마찰전기 센서를 제시하며, 산업용 무선 인간-기계 인터페이스에 적용 가능한 센서 구조를 보여준다. 이와 같은 소자는 기계적 자극을 전기 신호로 변환할 수 있어 지속적인 전원 공급이 어려운 현장 환경에서 특히 유용하다. 연구실의 배경인 유체 및 유변학 해석 역량은 에어로졸 코팅, 복합층 형성, 점탄성 거동, 입자 분산 안정성 같은 제조 공정 최적화에 직접적으로 기여할 수 있으며, 이는 센서 민감도와 내구성 향상으로 연결된다. 향후 이 연구는 생체신호 모니터링, 산업안전 감지, 스마트 의류, 분산형 IoT 네트워크, 무선 인터페이스 기술로 확장될 가능성이 높다. 특히 저전력 구동과 자가발전 기능이 결합되면 장시간 사용이 가능한 차세대 웨어러블 시스템 구현에 유리하며, 센서 소재와 전원 플랫폼의 공정 일체화도 가능해진다. 연구실은 기존의 이동현상 및 공정 해석 기반 전문성을 활용해 나노소재 기반 센서층 설계, 에너지 변환 효율 개선, 시스템 수준의 통합 플랫폼 연구를 수행할 수 있는 잠재력이 크다.