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.

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.