이 연구실은 수중 생물, 양서류, 오징어류, 조류의 시각기관에서 영감을 얻어 기존 카메라 구조의 한계를 넘는 차세대 인공시각 시스템을 개발한다. 단순히 생물의 형태를 모사하는 수준을 넘어, 넓은 시야각, 높은 대비, 비균일 조명 환경 적응, 원거리 표적 추적과 같은 생물학적 시각의 기능적 원리를 공학적으로 재구성하는 데 초점을 둔다. 이를 통해 자율주행, 드론, 이동형 로봇, 무인 감시 시스템 등 동적 환경에서 요구되는 고성능 비전 하드웨어를 구현하고자 한다. 주요 접근법은 단일 구면 렌즈, 곡면 혹은 원통형 포토다이오드 배열, 국부 고밀도 픽셀 배치, 편광 필름, 다중 스펙트럼 검출 구조를 통합하는 것이다. 특히 수중 시각 기반 monocentric lens 카메라, 양서형 파노라마 비전 시스템, 오징어 눈의 W자형 동공을 반영한 고대비 영상 시스템, 조류의 중심와 구조를 반영한 foveated imaging 시스템은 연구실의 대표적 성과로 볼 수 있다. 이러한 플랫폼은 광학 설계와 반도체 광검출 소자, 유연 전자소자, 계산 기반 영상처리를 긴밀하게 결합한다는 점에서 높은 융합성을 가진다. 장기적으로는 생체모방 시각 센서가 단순 영상 획득 장치를 넘어 환경 적응형 지능 센서로 발전하는 것이 목표이다. 연구실은 센서 단계에서부터 중요한 시각 정보를 선택적으로 강조하고, 추적과 인식을 위한 효율적 신호를 생성하는 방향으로 연구를 확장하고 있다. 이는 저전력·초소형·고성능을 동시에 만족하는 하드웨어 인공지능 비전 시스템으로 이어질 수 있으며, 향후 국방, 모빌리티, 스마트 감시, 웨어러블 전자기기 분야에 폭넓게 적용될 가능성이 크다.

연구실의 핵심 축 중 하나는 광전자 소자와 차세대 이미지 센서 구조의 개발이다. 기존 평면 이미지 센서는 광학 왜곡, 시야각 제한, 주변부 해상도 저하 문제를 갖기 쉬운 반면, 생물의 망막은 곡면 구조를 통해 광학적 효율을 높인다. 연구실은 이러한 자연의 구조적 장점을 활용해 실리콘 나노로드 포토다이오드 배열, 원통형 및 곡면 광검출기 배열, 페로브스카이트 기반 다층 포토디텍터 등 새로운 형태의 광센서 플랫폼을 연구한다. 이 과정에서 중요한 요소는 광학계와 센서의 동시 최적화이다. 마이크로렌즈 어레이, 단일 볼 렌즈, 비대칭 렌즈 구조와 같은 광학 부품을 센서 어레이와 정합시키고, 픽셀 밀도 분포를 응용 목적에 맞게 조절함으로써 해상도와 시야각을 동시에 확보한다. 또한 유연 기판과 집적형 편광 구조를 포함한 설계를 통해 기존 딱딱한 센서 패키징을 넘어서는 구조적 자유도를 추구한다. 이러한 기술은 단순 촬영용 카메라보다 훨씬 높은 기능 밀도를 갖는 초소형 광전자 시스템의 기반이 된다. 향후 이 연구는 센서 내 컴퓨팅과 시냅틱 소자로 확장될 가능성이 높다. 실제 진행 중인 프로젝트에서도 생체모방 시냅틱 이미지 센서와 유연 멤리스터를 결합한 완전 하드웨어 기반 인공신경망 이미징 시스템 개발이 제시되고 있다. 즉, 연구실은 빛을 감지하는 수준을 넘어, 센서 자체가 전처리와 정보 선택 기능을 수행하는 지능형 광전자 플랫폼을 지향한다. 이는 초저전력 비전 시스템과 뉴로모픽 하드웨어 구현에 중요한 기반 기술이 될 수 있다.

이 연구실은 시각 센서와 광전자 분야뿐 아니라 광학 구조를 이용한 열관리 및 에너지 효율 기술도 함께 연구한다. 대표적으로 수동 복사 냉각 구조, 복사 냉각 창호 시스템, 무냉각 고효율 실외 디스플레이와 관련된 연구 및 특허는 연구실이 광학과 열복사를 통합적으로 다루고 있음을 보여준다. 이러한 연구는 전력 소모를 줄이면서도 실외 환경에서 안정적인 성능을 유지해야 하는 전자 시스템에 매우 중요하다. 핵심 원리는 태양광 파장 대역에서는 높은 반사율을 확보하고, 대기창에 해당하는 장적외선 영역에서는 높은 방사율을 구현하는 광구조를 설계하는 것이다. 이를 위해 다층 박막, 금속-유전체-금속 구조, 패턴 코팅, 비대칭 렌즈 및 광구조 최적화 기술이 활용된다. 또한 인공지능 학습 기반 광학 구조 설계를 통해 실외 디스플레이의 초저전력화와 저공해화를 동시에 달성하려는 시도도 수행하고 있다. 이는 재료, 광학, 열전달, 시스템 설계가 결합된 전형적인 융합 연구라고 할 수 있다. 이 분야의 응용 범위는 건축용 창호, 전자 디스플레이, 친환경 냉난방 소자, 에너지 절감형 전자패키징 등으로 매우 넓다. 연구실은 단순한 냉각 성능 개선에 그치지 않고, 유연 전기열소 소재와 결합해 능동·수동 온도 제어가 가능한 차세대 친환경 열관리 소자를 지향하고 있다. 이러한 연구는 탄소 저감, 에너지 절약, 고신뢰성 전자시스템 구축이라는 사회적 요구와도 직접 맞닿아 있어 산업적 파급력이 크다.