이 연구 주제는 그래핀, 탄소 나노구조, 나노격자체와 같은 첨단 나노재료의 거동을 원자 수준에서 해석하고, 구조와 물성의 상관관계를 규명하는 데 초점을 둔다. 연구실은 나노구조의 형상, 결함, 계면, 적층 방식이 기계적 강도와 변형, 파괴, 젖음성, 열전달 특성에 어떤 영향을 미치는지를 계산적으로 분석하며, 실험 결과와 연결 가능한 해석 프레임워크를 구축한다. 이를 통해 기존 연속체 해석만으로 설명하기 어려운 나노스케일 현상을 정밀하게 이해하고자 한다. 특히 그래핀의 구김과 펼침, 다층 그래핀의 탄성 저하, 초경량 탄소 나노격자의 비강도 향상과 같은 주제는 이 연구실의 대표적인 성과를 보여준다. 원자론 모델링, 분자동역학, 멀티스케일 해석을 바탕으로 재료 내부 응력 분포와 결함 진화, 구조적 안정성을 정량화하며, 나노구조 설계가 실제 물성 향상으로 어떻게 이어지는지를 검증한다. 이러한 접근은 단순한 물성 예측을 넘어, 원하는 성능을 갖는 구조를 역으로 설계하는 기반 기술로 확장된다. 이 연구는 초경량·고강도 구조재, 에너지 소자, 유연 전자재료, 차세대 복합재 개발에 폭넓게 연결될 수 있다. 나노재료의 기계적 신뢰성과 기능성을 동시에 높일 수 있다는 점에서 학문적 가치와 산업적 파급력이 모두 크다. 장기적으로는 원자 수준 이해를 바탕으로 소재의 설계 규칙을 정립하고, 고성능 신소재를 더 빠르고 체계적으로 개발하는 데 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.

이 연구 주제는 머신러닝과 베이지안 최적화, 신경망 모델, 전이학습 등을 활용해 재료 설계와 구조 설계, 제조 공정을 지능적으로 통합하는 데 중점을 둔다. 연구실은 전통적인 시행착오형 개발 방식에서 벗어나, 데이터와 모델을 결합한 설계 자동화 체계를 구축하고 있다. 이는 복합재, 배터리 소재, 3D 프린팅 구조, 항공기 에어포일, 자동차 부품 등 다양한 응용 분야에서 고성능 설계안을 빠르게 탐색하는 것을 목표로 한다. 구체적으로는 공정 최적화 장치와 목표 설계 장치 관련 특허, 제조 AI 빅데이터 분석, 리튬이차전지 설계 인공지능 플랫폼, 3D프린팅 복합재 최적설계, 플라스틱 테일게이트 구조 및 공정 최적화 과제 등에서 연구 방향이 잘 드러난다. 연구실은 다중 길이 척도의 실험 데이터와 이론 모델을 융합하고, 예측 모델을 반복적으로 갱신하면서 설계 후보를 고도화하는 방식으로 성능과 효율을 동시에 추구한다. 최근에는 대규모 언어모델을 제조 자동화 인터페이스에 접목해 자연어 기반 설계-제조 제어까지 확장하고 있다. 이 연구는 소재 개발 기간 단축, 제조 생산성 향상, 비용 절감, 설계 신뢰성 향상이라는 측면에서 산업 현장과 직접 연결된다. 또한 재료과학과 기계공학, 데이터 기반 최적화가 융합된 형태로 발전하고 있어 차세대 스마트 제조의 핵심 축으로 평가할 수 있다. 앞으로는 실험, 시뮬레이션, AI, 자동화 시스템을 하나의 순환형 플랫폼으로 통합하여 자율형 설계-제조 생태계를 구현하는 데 중요한 기반을 제공할 것이다.

이 연구 주제는 기계적으로 큰 변형을 견디면서도 전기적·기능적 성능을 유지하는 유연·신축성 소재와 소자를 개발하는 데 초점을 둔다. 연구실은 액체금속 입자 네트워크, 그래핀 기반 복합체, 옥세틱 패턴, 탄성 고분자 기판 등 다양한 재료 시스템을 활용하여 차세대 웨어러블 전자기기, 피부형 전자소자, 구조 모니터링 센서, 소프트 로봇용 구동부를 구현하고자 한다. 핵심은 기계적 변형과 전기적 응답을 동시에 제어하는 구조 설계에 있다. 대표적으로 탄성 인쇄회로기판, 인간 근육을 모사한 단일섬유 액추에이터, 광구동 소프트 로봇, 스트레처블 디스플레이용 곡면 순응성 기판 연구가 이를 뒷받침한다. 연구실은 재료 내부의 전도 네트워크 형성, 가역적 퍼콜레이션, 광열 반응, 응력 전달 메커니즘을 정밀하게 분석하여 높은 전도성, 큰 신장성, 빠른 응답성, 반복 내구성을 동시에 만족시키는 설계를 추구한다. 또한 이러한 재료를 실제 회로, 센서, 구동 시스템으로 집적하는 응용 지향 연구를 병행한다. 이 연구는 웨어러블 헬스케어, 전자피부, 생체신호 모니터링, 차세대 로보틱스, 몰입형 디스플레이와 같은 미래 기술과 밀접하게 연결된다. 특히 단순히 부드러운 재료를 만드는 수준을 넘어, 구조와 기능이 통합된 지능형 연성 시스템을 구현한다는 점에서 의미가 크다. 향후에는 인체 친화적 인터페이스와 자가 치유, 자가 구동, 실시간 진단 기능까지 결합된 고도화된 소프트 전자 플랫폼으로 확장될 가능성이 높다.