이 연구 주제는 치과용 임플란트와 보철용 금속재료의 성능을 향상시키기 위해 티타늄 및 티타늄계 합금의 표면을 정밀하게 제어하는 데 초점을 둔다. 연구실은 Ti-6Al-4V, Ti-Nb-Ta-Zr 계열, Ti-Nb-Zr 계열과 같은 다양한 저탄성·고생체적합 합금을 대상으로, 구강 환경에서 요구되는 기계적 안정성, 화학적 안정성, 초기 세포 부착성, 장기 골유착 성능을 동시에 만족시키는 표면 설계를 수행한다. 특히 치과 임플란트는 뼈와 직접 접촉하는 대표적인 의료기기이기 때문에, 단순한 기계적 강도뿐 아니라 표면 산화막의 구조, 조도, 기공 크기, 표면 에너지와 같은 요소가 치료 성공률을 좌우한다. 연구실은 양극산화, 이단계 양극산화, 나노튜브 형성, 펨토초 레이저 텍스처링, 마그네트론 스퍼터링, EB-PVD, RF 스퍼터링 등 다양한 표면처리 공정을 활용하여 마이크로·나노 복합 구조를 구현한다. 이러한 구조는 임플란트 표면적을 증가시키고 단백질 흡착과 세포 반응을 유리하게 유도하며, 후속 생체활성 코팅의 접착 기반으로도 기능한다. 또한 합금 조성 변화에 따른 상 변화, 탄성계수 저감, 응력차폐 완화와 같은 기초 재료설계도 함께 다루어, 표면공학과 금속재료학을 결합한 융합 연구를 수행한다. 궁극적으로 이 연구는 치과 임플란트의 조기 안정성과 장기 수명을 높이고, 골유착 실패나 표면 열화로 인한 재수술 가능성을 줄이는 데 기여한다. 최근에는 항균성, 세포활성, 저탄성, 내식성을 동시에 갖는 차세대 임플란트 표면으로 확장되고 있으며, 학술 논문과 특허를 통해 실제 제조기술로 연결되고 있다. 이는 치과재료의 임상적 신뢰성을 높이는 동시에, 고기능성 표면개질 기술의 산업화 가능성까지 보여주는 대표 연구축이라 할 수 있다.

이 연구 주제는 플라즈마 전해 산화(PEO)를 중심으로 치과 및 생체용 금속 표면에 기능성 산화피막을 형성하고, 그 위에 생체활성 물질을 복합화하는 기술을 다룬다. 연구실은 PEO 공정을 통해 다공성 TiO2 기반 표면을 형성하고, 여기에 칼슘, 인, 스트론튬, 실리콘, 아연, 마그네슘, 망간 등의 유용 이온을 도입하여 보호성과 생체활성을 동시에 강화하는 전략을 발전시켜 왔다. 이는 단순한 산화처리를 넘어, 표면 자체를 골형성 촉진과 조직 반응 제어가 가능한 기능성 인터페이스로 전환하는 접근이다. 구체적으로는 하이드록시아파타이트(HA), OCP, TCP, 칼슘실리케이트, 디옵사이드, 월라스토나이트, 포스터라이트 등 다양한 생체세라믹 물질을 전기화학적 증착, 스핀코팅, 솔-젤, 기계적 합성, 스퍼터링과 결합하여 PEO 표면 위에 복합 코팅한다. 이 과정에서 코팅층의 기공 구조, 화학 조성, 결정상, 이온 방출 거동, 접착력, 표면 거칠기, 습윤성 등을 체계적으로 제어한다. 최근 연구에서는 나노입자, 탄소나노튜브, 귀금속 나노입자, 이차원 소재 등을 함께 활용하여 항균성, 세포친화성, 내식성을 통합적으로 향상시키는 다기능 코팅도 개발하고 있다. 이러한 연구는 임플란트 표면에서 초기 혈액-단백질 반응과 골모세포 활성화를 유도하고, 더 빠르고 안정적인 골유착을 구현하는 데 중요한 의미를 가진다. 또한 기능성 이온과 복합 세라믹 코팅을 통해 골재생, 항염, 항균, 신생혈관 형성까지 고려한 차세대 임플란트 표면 개발로 이어지고 있다. 실제 연구실의 프로젝트와 특허는 이러한 기술이 실험실 수준을 넘어 시제품 개발과 인증, 사업화 가능성까지 갖추고 있음을 보여준다.

이 연구 주제는 치과용 금속재료와 임플란트 재료가 구강 내 전해질 환경에서 보이는 부식 현상과 표면 안정성을 전기화학적으로 분석하는 데 집중한다. 구강은 타액, 염화이온, pH 변화, 반복 하중, 미세 틈새 등으로 인해 금속 열화가 쉽게 일어나는 환경이므로, 재료의 부식 저항성은 임상 수명과 직결된다. 연구실은 티타늄 합금, Ni-Ti 파일, Co-Cr 및 Ni-Cr 계 합금, 마그네슘 및 기타 코팅 재료에 대해 분극시험, 임피던스 분석, 이온 용출 평가, 피팅 및 틈부식 관찰 등을 수행하며, 치과재료의 신뢰성을 정량적으로 규명해 왔다. 특히 연구실의 주요 성과는 나노튜브, 미세기공, 산화피막, DLC 또는 ta-C 코팅, TiN/ZrN 계 코팅, PEO 복합막 등이 부식 거동에 미치는 영향을 체계적으로 비교한 데 있다. 합금 조성 변화에 따른 수동피막의 형성 및 파괴 메커니즘, 전해질 조성에 따른 내식성 차이, 표면조도 및 열처리의 영향, 생체활성 코팅 후 전기화학적 안정성 변화 등이 주요 분석 대상이다. 이를 통해 단순히 ‘부식이 적은 재료’를 찾는 수준을 넘어, 어떤 표면 구조와 화학 조성이 실제 구강 환경에서 가장 안정적인지를 설계 관점에서 제시한다. 이 연구는 치과용 파일의 피로 파절 감소, 임플란트 고정체의 장기 안정성 확보, 금속 이온 용출 저감, 염증 및 조직 반응 최소화와 같은 임상적 문제 해결에 직접 연결된다. 더 나아가 전기화학 기반의 평가 체계를 표면개질 연구와 결합함으로써, 새로운 코팅이나 합금을 개발할 때 반드시 검증해야 할 핵심 성능지표를 제공한다. 따라서 이 연구축은 연구실 전체의 치과재료 개발 전략에서 안전성과 내구성을 보증하는 기반 기술 역할을 한다.