이 연구실은 대기 중 에어로졸과 블랙카본 입자의 배출원, 혼합 상태, 연직 분포 및 대기 중 거동을 정밀하게 규명하는 연구를 수행한다. 특히 초미세먼지와 나노입자 수준의 입자상 물질이 인체 건강과 기후변화에 미치는 영향을 이해하기 위해, 실제 대기 환경에서 입자의 크기, 전하 특성, 조성, 광학적 특성 등을 통합적으로 분석하는 데 초점을 둔다. 극지방 에어로졸의 전하 극성비 측정, 수도권 및 인천 지역 대기 블랙카본 분석, 황해 및 수도권 상공 항공 관측 등은 이러한 연구 방향을 잘 보여준다. 핵심 방법론으로는 단일입자 분석, 전기적 이동도 기반 입도 분석, SP2, Aethalometer, 표면증강 라만 분광법(SERS), 열광학 탄소 분석, 항공 및 드론 기반 샘플링이 활용된다. 연구실은 단순한 농도 측정에 그치지 않고, 입자의 혼합 상태와 광흡수 특성, 배출원 추적, 환경 조건 변화에 따른 물리화학적 변화를 함께 해석하는 통합 분석 체계를 지향한다. 이를 통해 도시 대기, 해양 상공, 극지 환경처럼 서로 다른 대기권 조건에서 에어로졸의 생성과 변환 메커니즘을 비교 연구할 수 있다. 이러한 연구는 대기오염 제어 정책 수립, 블랙카본 저감 전략 개발, 기후영향 평가 고도화에 직접적으로 기여할 수 있다. 특히 블랙카본은 건강 위해성과 온난화 기여도가 모두 큰 물질이기 때문에, 정밀한 배출원 규명과 거동 분석은 학술적 가치뿐 아니라 사회적 파급효과도 크다. 앞으로 이 연구 분야는 실시간 현장 계측과 고해상도 단일입자 분석을 결합하여, 대기질 관리와 탄소중립 정책을 뒷받침하는 정량적 근거를 제공하는 방향으로 더욱 확장될 가능성이 높다.

이 연구실은 나노섬유 기반 필터의 구조와 성능 간 관계를 규명하고, 고효율·저압력손실 공기 여과 기술을 개발하는 연구를 활발히 수행하고 있다. 전기방사 나노섬유 필터의 압력 강하를 예측하는 반경험식 개발, polyethersulfone 기반 필터의 증착 균일도와 배열 구조가 여과 성능에 미치는 영향 분석, 3차원 구조체 필터의 집진 성능 평가 등은 대표적인 연구 성과이다. 이러한 연구는 미세먼지 저감, 실내 공기질 개선, 산업용 집진 및 차세대 공기정화 소재 개발과 밀접하게 연계된다. 연구실은 필터의 섬유 직경, 층상 구조, 증착 균일도, 형상 구성과 같은 미세 구조 요소가 압력 손실과 포집 효율에 미치는 영향을 실험과 수치해석을 통해 동시에 분석한다. 특히 나노섬유는 높은 비표면적과 우수한 입자 포집 특성을 제공하지만, 실제 적용에서는 압력 손실과 내구성, 제작 균일성 문제가 중요하기 때문에 구조 최적화가 핵심 과제이다. 연구실은 공기 중 입자 조건과 실제 사용 환경을 고려한 모델링과 성능평가를 통해 필터 설계의 정량적 기준을 마련하고 있다. 이 연구는 가정용·산업용 공기청정기, 건물 환기 시스템, 고내열·고강도 필터 소재, 이동체 탑재형 집진 시스템 등 다양한 응용으로 이어질 수 있다. 특히 대기오염이 심화되고 실내외 공기질 관리 수요가 증가하는 상황에서, 나노섬유 필터의 성능 향상과 상용화 기반 기술은 매우 중요한 의미를 가진다. 향후에는 여과 성능뿐 아니라 에너지 효율, 유지관리성, 친환경 소재 적용까지 포함하는 통합형 공기정화 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다.

이 연구실은 자동차 배출가스 외에도 브레이크 마모, 타이어 마모, 도로 재비산 등에서 발생하는 비배기 미세먼지 문제에 주목하고, 이를 줄이기 위한 저감 시스템을 개발하고 있다. 특히 완전 무공해 모빌리티 구현을 목표로 전기차 브레이크 마모 미세먼지의 흡입 및 집진 기술, 실차 적용형 저감 장치, 도로 주행 성능 평가 체계를 구축하는 연구를 수행한다. 이는 친환경차 보급 확대 이후 새롭게 부각되는 비배기 오염원의 중요성을 반영한 연구 방향이다. 연구는 미세먼지의 발생 특성 분석부터 흡입·포집 메커니즘 설계, 시제품 제작, 실제 주행 조건 검증까지 포괄한다. 단순히 필터를 개발하는 수준을 넘어, 이동체 환경에서 안정적으로 작동할 수 있는 시스템 구조와 유동 제어, 포집 효율 최적화가 중요한 요소로 다루어진다. 또한 브레이크 마모 입자의 크기 분포, 조성, 생성 조건을 분석하여 저감 장치 설계에 필요한 기초 데이터를 확보하고, 실도로 조건에서의 성능 검증을 통해 현장 적용 가능성을 높이고 있다. 이 분야의 연구는 미래 모빌리티와 환경공학이 만나는 대표적 융합 주제로서 정책적·산업적 가치가 매우 높다. 비배기 미세먼지는 도시 교통환경에서 지속적으로 문제가 될 가능성이 크기 때문에, 이를 정량적으로 진단하고 효과적으로 줄이는 기술은 향후 차량 규제와 친환경 교통 인프라 설계의 핵심 요소가 될 수 있다. 나아가 연구실의 입자공학 기반 분석 역량은 비배기 오염원 관리, 차량용 공기질 제어, 도시 대기환경 개선 기술로 확장될 수 있다.

이 연구실은 지상 중심의 기존 대기오염 관측 한계를 극복하기 위해 드론, 항공기, 자전거 기반 측정 등 이동형 플랫폼을 활용한 대기 입자 모니터링 기술을 개발하고 있다. 고도별 다중 샘플링이 가능한 드론 탑재식 시스템, 회전식 다단 임팩터, 상공 1000m 수준의 미세먼지 측정, 지역별 공기질 특성 파악을 위한 자전거 기반 관측 등은 연구실의 대표적인 현장형 계측 연구다. 이러한 접근은 대기 입자의 공간적 불균질성과 연직 구조를 파악하는 데 매우 유용하다. 연구실은 플랫폼 설계와 센서 운용뿐 아니라, 실제 대기 시료를 안정적으로 포집하고 후속 물리화학 분석으로 연결할 수 있는 샘플링 기술에 강점을 보인다. 드론 기반 측정은 접근이 어려운 상공이나 오염원 인근 지역의 입자를 정밀하게 수집할 수 있어, 지상 관측만으로 설명하기 어려운 오염 이동과 층화 현상을 해석하는 데 적합하다. 또한 저비용 센서 평가, 필터 기반 블랙카본 측정 보정, 고도별 농도 비교 분석 등 계측 정확도 향상을 위한 방법론 연구도 함께 수행하고 있다. 이 연구는 스마트 대기환경 관측망 구축, 도시 미세환경 분석, 재난 및 고농도 오염 대응, 기후·대기 통합 관측 고도화에 기여할 수 있다. 특히 드론과 소형 센서 기술이 발전함에 따라, 대기질 측정은 고정식 정점 관측에서 벗어나 다차원 공간 관측으로 빠르게 확장되고 있다. 연구실의 이동형 측정 기술은 향후 실시간 환경 모니터링, 오염 취약지역 진단, 데이터 기반 대기오염 관리체계 구축의 핵심 기반이 될 수 있다.