Prof. Kim's Lab
기계공학부 김건휘
첨단가공생산 연구실은 기계공학을 기반으로 한 마이크로/나노 공정, 신소재 개발, 그리고 차세대 전자 소자 및 센서 기술에 대한 융합 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 웨어러블 디바이스, 미래형 전자 소자, 극한 환경용 소형 센서, 그리고 적층제조 기반의 첨단 기능성 소자 개발 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 전기방사와 무전해도금 기술을 융합하여 고투명성, 고전도성, 그리고 뛰어난 기계적 내구성을 갖춘 금속 나노섬유 네트워크 기반의 투명 전극 및 발열체를 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 플렉서블 디스플레이, 스마트 의류, 전자 피부 등 차세대 웨어러블 전자 소자에 적용될 수 있으며, 실제 의료 및 헬스케어 현장에서 활용 가능한 고성능 센서 개발로 이어지고 있습니다.
또한, 본 연구실은 극한 환경에서도 안정적으로 동작하는 소형 분석 기기 및 센서 개발에 주력하고 있습니다. 미세유체공학 기반의 연성 압력 센서, 생체적합성 소재를 활용한 바이오센서 등 다양한 혁신적 소형 센서를 통해 의료, 환경, 산업 현장에서의 실시간 모니터링 및 진단 기술을 발전시키고 있습니다.
마이크로/나노 구조체의 대량 생산 및 상용화를 위한 공정 단순화, 저비용·고효율 제조 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 재활용 소재를 활용한 친환경 공정, 구조색 발현체, 초소수성 표면 등 다양한 기능성 소자 제작 기술을 통해 산업적 확장성과 지속가능성을 동시에 추구하고 있습니다.
마지막으로, 적층제조(3D 프린팅) 기반 출력물의 후처리 및 기능화 연구를 통해, 맞춤형 기능성 소자 제작의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 첨단 소재 및 소자 기술의 실용화와 산업 경쟁력 강화를 위해 지속적으로 연구 역량을 확대해 나갈 것입니다.
Nanostructured Surfaces
Electroless Deposition
Electrospinning
웨어러블 디바이스 및 미래 전자 소자를 위한 기반 기술 개발
우리 연구실은 웨어러블 디바이스와 미래형 전자 소자의 개발을 위한 핵심 기반 기술 연구에 집중하고 있습니다. 웨어러블 디바이스는 인체에 밀착되어 다양한 생체 신호를 감지하고, 실시간으로 건강 상태를 모니터링하는 등 차세대 헬스케어 및 스마트 라이프의 핵심 요소로 주목받고 있습니다. 이를 위해 유연하고 신축성 있는 전극, 고감도 센서, 투명 전극 등 다양한 신소재와 공정 기술을 개발하고 있습니다.
특히, 전기방사(electrospinning)와 무전해도금(electroless plating) 기술을 융합하여, 기존의 취약한 투명 전극 소재인 ITO를 대체할 수 있는 고투명성, 고전도성, 그리고 뛰어난 기계적 내구성을 갖춘 금속 나노섬유 네트워크 기반의 전극을 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 플렉서블 디스플레이, 스마트 의류, 전자 피부 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있습니다.
또한, 본 연구실은 웨어러블 센서의 대량 생산 및 상용화를 위한 공정 단순화와 신뢰성 향상에도 주력하고 있습니다. 이를 통해 차세대 웨어러블 전자 소자의 실용화와 산업적 확장에 기여하고 있으며, 실제 의료 및 헬스케어 현장에서 활용 가능한 고성능 센서 및 디바이스 개발을 목표로 하고 있습니다.
극한 환경에서 사용 가능한 소형 분석 기기 및 센서 개발
본 연구실은 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 소형화된 분석 기기 및 센서의 개발에 중점을 두고 있습니다. 극한 환경이란 고온, 고습, 고압, 강한 화학적 반응 등 일반적인 전자 소자가 견디기 어려운 조건을 의미하며, 이러한 환경에서도 신뢰성 있게 동작하는 센서와 분석 기기는 산업, 환경, 의료 등 다양한 분야에서 필수적입니다.
연구실에서는 마이크로/나노 구조체를 활용한 센서 설계, 내구성이 뛰어난 신소재 적용, 그리고 미세유체공학(microfluidics) 기반의 소형화 기술을 적극적으로 도입하고 있습니다. 예를 들어, 3차원 집속 전기장을 이용한 미세유체 기반 연성 압력 센서, 투명 고분자 및 생체적합성 소재를 활용한 바이오센서 등 다양한 혁신적 소형 센서가 개발되고 있습니다. 이러한 센서들은 의료 현장에서의 생체 신호 모니터링, 환경 오염 감지, 산업 현장의 실시간 모니터링 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다.
더불어, 본 연구실은 소형 센서의 신뢰성, 장기 안정성, 그리고 대량 생산 가능성까지 고려한 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통해 극한 환경에서도 오랜 기간 안정적으로 동작하는 센서 및 분석 기기를 실현하고, 미래 산업 및 사회의 다양한 요구에 부응하는 기술적 해법을 제시하고 있습니다.
마이크로/나노 구조 제작 기술의 단순화 및 대량 생산
첨단가공생산 연구실은 마이크로/나노 구조체의 제작 공정을 단순화하고, 대량 생산 및 상용화에 적합한 기술 개발에 집중하고 있습니다. 기존의 마이크로/나노 구조체 제작은 복잡한 공정과 고가의 장비, 그리고 낮은 생산성으로 인해 상용화에 어려움이 있었습니다. 이에 본 연구실은 전기방사, 무전해도금, 저온 용액 공정 등 다양한 저비용·고효율 공정 기술을 개발하여, 생산성을 극대화하고 있습니다.
특히, 금속 나노섬유 네트워크, 계층적 나노구조, 구조색 발현체 등 다양한 마이크로/나노 구조체를 간단한 공정으로 대면적에 구현하는 기술을 보유하고 있습니다. 이러한 기술은 투명 전극, 발열체, 구조색 센서, 초소수성 표면 등 다양한 기능성 소자 제작에 활용되고 있습니다. 또한, 재활용 소재(예: 폐 PET)를 활용한 친환경 공정 개발에도 앞장서고 있습니다.
이러한 공정 단순화 및 대량 생산 기술은 차세대 전자 소자, 에너지 소자, 환경 센서 등 다양한 산업 분야에서의 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 공정 혁신을 통해 첨단 소재 및 소자의 실용화와 산업 경쟁력 강화에 기여할 것입니다.
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Saline based microfluidic soft pressure sensor utilizing a three-dimensional focused electric field for motion and healthcare monitoring
S Kim, H Woo, S Yoon, HG Shin, K Kim, G. H. Kim*, G Lim*
Biosensors and Bioelectronics, 2025
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Advanced Anti-counterfeiting: Angle-dependent Structural Color Based CuO/ZnO Nanopatterns with Deep Neural Network Supervised Learning
M. J. Choi, S. Y. Kim, J. Shin*, G. H. Kim*
ACS Applied Materials & Interfaces, 2025
3
Electroless Plating on Polymer Surfaces: Comprehensive Review of Mechanism, Process, Analysis and Future Applications
N. K. Kim, S. M. Kang, T. Kim, S. Kim*, G. H. Kim*
Advanced Materials Interfaces, 2025
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유연센싱케이블 다이렉트 라미네이팅 충진형상분석 및 표면 특성분석 용역
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(최종)적층제조 공정을 이용한 웨어러블 센서 제작 기술의 개발
3
(1-2)적층제조 공정을 이용한 웨어러블 센서 제작 기술의 개발
