이수일 연구실은 마이크로 및 나노 구조체의 비선형 동역학 해석과 이를 기반으로 한 원자현미경(AFM) 기술 개발에 주력하고 있습니다. AFM 마이크로캔틸레버의 진동 특성, 팁-시료 상호작용력의 비선형성, 그리고 다양한 환경(공기, 액체 등)에서의 동적 응답을 이론적, 수치적, 실험적으로 분석합니다. 특히, 적합직교분해법(POD)과 유한요소법을 활용하여 복잡한 동적 특성을 정량적으로 해석하고, 이를 통해 나노 스케일 표면 특성 평가 및 분자간 작용력 가시화 기술을 발전시키고 있습니다. 연구실은 AFM을 이용한 환경오염물질에 노출된 세포 표면 변화 연구, 폴리머 및 다양한 소재의 표면 특성 분석, 그리고 멀티 진동모드 탐침형 나노 스펙트로스코피 개발 등 다양한 응용 연구를 수행합니다. 이를 통해 나노바이오역학, 나노계측, 표면분석 등 첨단 융합 분야에서의 새로운 측정 및 분석 방법론을 제시하고 있습니다. 또한, CNT(탄소나노튜브) 기반 나노 공진기의 비선형 동적 응답 해석을 통해 초정밀 센서 및 나노기계 시스템 개발에도 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 나노기술, 재료과학, 바이오센서, 환경독성 평가 등 다양한 분야와의 융합을 통해 실질적인 사회적, 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. 미래에는 인공지능 기반 데이터 분석과 결합하여 나노 구조체의 동적 특성 예측 및 최적화, 새로운 나노소재 개발 등으로 연구 영역을 확장할 계획입니다.

연구실은 초음파를 이용한 플립칩 및 마이크로시스템 패키징 공정에서의 진동 해석과 최적화 설계에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 초음파 혼(sonotrode) 및 본딩 모듈의 위상최적화, 공진 주파수 및 모드 제어, 그리고 구조적 신뢰성 확보를 위한 해석적·실험적 접근을 통해 첨단 반도체 및 마이크로패키징 장비의 핵심 기술을 개발합니다. 위상최적화, 유한요소해석, 실시간 진동 측정 등 다양한 공학적 기법을 융합하여, 실제 생산 공정에 적용 가능한 고효율, 고신뢰성 초음파 본딩 시스템을 구현하고 있습니다. 이 연구는 2차원 및 3차원 구조 최적화, 공차설계에 의한 제작 비용 절감, 연속 공정에서의 성능 저하 방지 등 산업 현장에서 요구되는 다양한 기술적 문제를 해결하는 데 중점을 둡니다. 또한, 스마트 반도체 웨이퍼 로딩/언로딩 시스템, 마이크로패키징 신뢰성 검사 장비 등 실제 산업체와의 협력 프로젝트를 통해 기술의 실용화와 상용화에 기여하고 있습니다. 향후 연구실은 인공지능 및 데이터 기반 설계 자동화, 실시간 진동 모니터링 시스템, 차세대 마이크로/나노 패키징 공정 개발 등으로 연구 범위를 확장할 예정입니다. 이를 통해 반도체, 전자, 바이오, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 초정밀 공정 기술의 혁신을 선도하고자 합니다.