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이학성 연구실

동아대학교 신소재공학과

이학성 교수

이학성 연구실

신소재공학과 이학성

이학성 연구실은 신소재공학 분야에서 첨단 적층 제조 및 금속 3D 프린팅 기술을 중심으로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 금속 분말의 특성 분석, 분말 밀도 측정, 공정 변수 최적화 등 금속 3D 프린팅의 전 과정을 체계적으로 연구하며, 이를 통해 고품질, 고기능성 부품의 생산을 목표로 하고 있습니다. 특히, X-ray 토모그래피와 기계 학습을 활용한 기공 형태 분류, 공정 시뮬레이션 및 냉각 시스템 설계 등 혁신적인 연구를 통해 적층 제조의 신뢰성과 효율성을 높이고 있습니다. 또한, 연구실은 신소재 개발 및 미세구조 제어를 통한 재료 성능 향상에도 주력하고 있습니다. 금속 및 합금의 미세구조, 계면 특성, 결함 에너지 분석 등 원자 수준의 연구를 바탕으로, 타이타늄 합금, 니켈계 초합금, LiCoO2 등 다양한 신소재의 기계적·물리적 특성을 개선하고 있습니다. 나아가, 생체 영감 표면 구조를 갖는 3차원 나노 구조체, 초고강도 및 초저탄성계수 합금 등 혁신적인 소재 개발에도 앞장서고 있습니다. 연구실은 실험적 연구와 더불어 시뮬레이션, 계산과학적 방법을 적극적으로 활용하여 소재의 거동을 예측하고, 최적의 합금 조성 및 공정 조건을 도출합니다. 이를 통해 소재의 성능을 극대화하고, 차세대 에너지 저장장치, 고기능성 부품, 바이오메디컬 소재 등 다양한 산업 분야에 적용 가능한 신소재를 개발하고 있습니다. 산학협력 및 기업과의 공동 연구도 활발히 진행 중이며, 실제 산업 현장에서의 적용 가능성을 높이기 위한 다양한 프로젝트와 특허 출원도 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 위성 발사체용 산화제 펌프 개발, 자성 분말소재 기술 개발, 3D 프린터 및 금형 관련 특허 등 실용화 중심의 연구 성과를 지속적으로 창출하고 있습니다. 이학성 연구실은 앞으로도 첨단 적층 제조 기술과 신소재 개발을 선도하며, 미래 산업의 혁신을 이끌어갈 핵심 연구 거점으로 성장해 나갈 것입니다.

적층 제조(Additive Manufacturing) 및 금속 3D 프린팅
이학성 연구실은 적층 제조, 특히 금속 3D 프린팅 기술의 연구와 발전에 중점을 두고 있습니다. 적층 제조는 기존의 절삭 가공이나 주조 방식과 달리, 재료를 층층이 쌓아 올려 원하는 형상을 구현하는 혁신적인 제조 방식입니다. 연구실에서는 금속 분말의 특성 분석, 분말의 밀도 측정, 그리고 다양한 금속 소재(예: 스테인리스강, H13 공구강, 티타늄 등)를 활용한 3D 프린팅 공정 최적화에 관한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, X-ray 토모그래피와 기계 학습을 결합하여 금속 3D 프린팅 소재 내의 기공 형태를 분류하고, 공정 변수(레이저 파워, 스캔 속도 등)가 미세구조와 기계적 특성에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다. 이를 통해 적층 제조 공정의 신뢰성 향상과 제품 품질의 균일성 확보를 목표로 하고 있습니다. 또한, 적층 제조를 활용한 복잡 형상 설계, 냉각 시스템, 펌프 등 다양한 산업용 부품의 개발에도 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 항공우주, 자동차, 바이오메디컬 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 맞춤형 부품 생산, 경량화, 고기능성 구현에 크게 기여할 수 있습니다. 연구실은 실제 산업 현장에서의 적용 가능성을 높이기 위해 산학협력 및 기업과의 공동 연구도 적극적으로 추진하고 있습니다.
신소재 개발 및 미세구조 제어
연구실은 신소재의 개발과 미세구조 제어를 통한 재료 성능 향상에도 깊은 관심을 가지고 있습니다. 금속 및 합금의 미세구조, 결정구조, 계면 특성, 결함 에너지 등을 원자 수준에서 분석하고, 이를 바탕으로 소재의 기계적, 물리적 특성을 개선하는 연구를 수행합니다. 예를 들어, 타이타늄 합금의 산소 확산 거동, 니켈계 초합금-지르코니아 DED 구조체의 미세조직 제어, LiCoO2의 계면 구조 및 결함 에너지 분석 등 다양한 신소재 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 나노 구조체 및 생체 영감 표면 구조를 갖는 3차원 나노 구조체의 제조 방법 개발, 초고강도 및 초저탄성계수 특성을 동시에 갖는 합금 설계 등 혁신적인 소재 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 에너지 저장장치, 고기능성 부품, 바이오메디컬 소재 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 신소재의 상용화에 중요한 역할을 합니다. 연구실은 실험적 접근뿐만 아니라, 시뮬레이션 및 계산과학적 방법(예: DFT, 유한요소해석 등)을 병행하여 소재의 거동을 예측하고, 최적의 합금 조성 및 공정 조건을 도출합니다. 이를 통해 소재의 성능을 극대화하고, 새로운 기능성 재료의 창출에 앞장서고 있습니다.
1
Assessment of Joinability in Additively Manufactured Interlocking Structures
이학성, 김예림, 김은아, 최준필, 하태호, 원순, 전종배, 권세훈
CRYSTAL, 2023
2
Process window prediction in stainless steel selective laser melting using various energy densities: laser power, scan speed, and defocusing distance
이학성, 임성상, Siva Prasad Murugan, 박준구, 조일국, 박영도
MATERIALS RESEARCH EXPRESS, 2023
3
HIGH-EFFICIENCY COOLING SYSTEM USING ADDITIVE MANUFACTURING
Woo, YJ (Woo, Yeong-Jin), Nam, DH (Nam, Dong-Ho), Lee, SR (Lee, Seok-Rok), Kim, EA (Kim, Eun-Ah), Lee, WJ (Lee, Woo-Jin), Yang, DY (Yang, Dong-Yeol), Yu, JH (Yu, Ji-Hun), Park, YH (Park, Yong-Ho), Lee, HS (Lee, Hak-Sung)
ARCHIVES OF METALLURGY AND MATERIALS, 2021
1
적층 제조 공정을 통한 위성 발사체용 산화제 펌프의 개발
중소벤처기업부
2024년 08월 ~ 2025년 07월
2
KIMS-기업협력 전략보고서 작성
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2024년 06월 ~ 2024년 08월
3
2024년 이노폴리스캠퍼스사업
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2024년 04월 ~ 2025년 03월