김성엽 연구실은 전산역학을 기반으로 나노 및 원자 구조의 물리적, 기계적, 전자적 특성을 심층적으로 연구하는 선도적 연구실입니다. 분자동역학, 밀도범함수이론 등 첨단 시뮬레이션 기법을 활용하여 금속, 반도체, 2차원 소재의 표면, 계면, 결함 구조를 원자 수준에서 해석하고, 실험적으로 접근하기 어려운 미시적 현상을 규명하고 있습니다. 특히, 금속 나노와이어와 나노플레이트, 그래핀, 보로핀 등 2차원 소재의 기계적 거동(파손, 변형, 탄성 불안정성 등)과 전자적 특성(밴드 구조, 전하 이동 등)을 분석하여 소재의 신뢰성 및 성능 향상에 기여하고 있습니다. 음의 포아송 비, 표면 응력에 의한 특성 변화, 계면 산화 및 결함 거동 등 다양한 현상을 시뮬레이션을 통해 밝혀내고 있으며, 이를 바탕으로 신소재 설계와 최적화에 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한, 그래핀, 전이금속 칼코게나이드 등 2차원 소재의 대면적 합성, 결함 제어, 계면 안정성 향상, 이종접합 구조 설계 등에서 독창적인 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 고성능 전자소자, 투명전극, 배터리, 연료전지, 웨어러블 디바이스 등 실용적 응용 분야로 확장되고 있습니다. 소재의 원자 구조와 계면 특성을 정밀하게 제어함으로써, 고효율·고신뢰성의 혁신적 소재 및 소자 개발을 실현하고 있습니다. 연구실은 다수의 국내외 특허와 우수 논문, 다양한 산학협력 및 국가 연구과제를 수행하며, 차세대 반도체, 에너지 소재, 나노전자소자 등 미래 산업의 핵심 기술 개발에 기여하고 있습니다. 슈퍼컴퓨팅, 빅데이터 분석, 멀티스케일 시뮬레이션 등 첨단 연구 인프라를 바탕으로, 실험과 이론을 융합한 창의적 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다. 김성엽 연구실은 전산역학과 나노소재 연구의 융합을 통해, 미래 첨단 소재 및 소자 개발의 패러다임을 선도하고 있습니다. 원자 수준의 정밀 해석과 혁신적 소재 설계 역량을 바탕으로, 학문적·산업적 가치를 창출하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.