본 연구실은 열 및 물질 전달 현상에 대한 심층적인 연구를 바탕으로, 열전소자 및 열전 발전 시스템의 성능 향상에 주력하고 있습니다. 열전소자는 온도 차이를 이용하여 전기를 생산하거나, 반대로 전기를 이용해 냉각을 구현하는 소자로, 폐열 회수, 웨어러블 디바이스, 우주·군수·자동차 전자장비의 열 관리 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 연구실에서는 열전소자의 소재 개발, 구조 최적화, 열전 모듈의 대량 제조 공정, 그리고 효율적인 열 싱크 설계 등 열전소자의 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 나노구조 제어와 결정립 코팅, 이종 나노구조 도입, 포논(phonon) 제어 등 첨단 소재공학적 접근을 통해 열전소자의 성능지수(zT) 극대화와 저비용화에 집중하고 있습니다. 다양한 합금 및 복합소재, 2차원 소재, 나노입자 삽입 등 혁신적인 소재 설계와 합성법을 개발하여, 기존 소재의 한계를 극복하고 있습니다. 또한, 열전소자의 기계적 강도, 신뢰성, 장기 내구성 향상에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 접근뿐만 아니라, 수치해석 및 이론적 모델링을 병행하여 열전소자의 열 및 전기적 특성을 정밀하게 분석합니다. 실제 산업 현장에 적용 가능한 대면적, 대량 생산 공정 개발과 더불어, 특허 출원 및 기술이전 등 실용화에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율화, 친환경 에너지 전환, 차세대 전자기기 및 센서의 자가발전 등 다양한 미래 산업에 기여하고 있습니다.

연구실은 웨어러블 디바이스 및 바이오 헬스케어 분야에서의 열전 발전 및 열 관리 기술 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 인체의 체열을 이용한 에너지 하베스팅, 심부 체온 및 생체 신호의 비침습적·연속적 모니터링, 바이오 조직의 열물성 측정 등 다양한 응용 연구를 수행하고 있습니다. 웨어러블 열전소자는 인체의 미세한 온도 차이로부터 전력을 생산하여, 배터리 교체 없이 지속적으로 동작하는 건강 모니터링 밴드, 약물 전달 시스템, 스마트 센서 등에 적용되고 있습니다. 이와 함께, 인체 열전달 및 체온 조절 메커니즘에 대한 수치 모델링, 생체 조직의 열전도도 및 혈류 관류율 측정 기술, 비침습적 체온 추정 알고리즘 등 바이오 열전달 분야의 기초 및 응용 연구를 병행합니다. 실제로, 혈액이 관류하는 생체 조직의 열전도도 측정 방법론, 심부 체온 추정용 열유속 센서, 웨어러블 열전 발전소자의 효율적 사용을 위한 직류승압 회로 등 다양한 특허와 기술을 보유하고 있습니다. 이러한 연구는 의료·헬스케어 산업에서의 실질적인 문제 해결에 기여할 뿐 아니라, 인체 친화적 에너지 하베스팅, 무선·자가발전형 바이오 센서, 맞춤형 건강관리 시스템 등 미래 지향적 융합기술의 기반을 마련하고 있습니다. 또한, 실제 임상 및 산업 현장 적용을 위한 신뢰성 평가, 장기 연속 동작, 사용자 편의성 향상 등 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.