우리 연구실은 차세대 진단 및 치료 기술을 실현하기 위해 첨단 나노센서 시스템을 개발하고 있습니다. 기존의 진단 방법들은 복잡한 전처리 과정과 한정된 표적 검출 능력으로 인해 신속하고 정확한 질병 진단에 한계가 있었습니다. 이에 따라 우리는 인공 분자 인식 기술과 형광 나노트랜스듀서를 기반으로 한 라벨 프리 센서 시스템을 설계하여, 현장에서 직접 다양한 바이오마커를 빠르고 간편하게 검출할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다. 이러한 센서 시스템은 고유의 3차원 인터페이스 설계와 나노소재의 표면화학 제어를 통해 단일 분자 수준의 민감도와 선택성을 확보하였으며, 다양한 질병의 조기 진단과 맞춤형 치료에 적용될 수 있습니다. 특히, 바이러스, 단백질, 핵산 등 다양한 생체분자를 실시간으로 검출할 수 있어, 감염병 대응 및 정밀의료 분야에서 혁신적인 역할을 수행하고 있습니다. 또한, AI 기반 데이터 분석과 결합하여 센서 신호의 해석 정확도를 극대화하고, 새로운 질병 표적에 대한 센서 개발 주기를 획기적으로 단축하고 있습니다. 이 연구는 의료 현장뿐만 아니라 환경 모니터링, 산업 공정 제어 등 다양한 분야로 확장될 수 있습니다. 앞으로도 우리는 나노센서 기술의 한계를 극복하고, 사회적 가치 창출에 기여하는 혁신적인 진단 및 치료 솔루션을 지속적으로 개발해 나갈 것입니다.

스마트 제조 및 바이오 생산 공정의 혁신을 위해, 우리 연구실은 AI와 결합된 공정 분석 기술(PAT: Process Analytical Technology)을 중점적으로 연구하고 있습니다. 기존의 공정 분석은 오프라인 방식과 분석 지연, 대형 장비 의존성 등으로 인해 실시간 품질 관리와 효율적 생산에 한계가 있었습니다. 이를 극복하기 위해, 우리는 온라인/인라인 센서 시스템과 다중 어레이 마이크로플루이딕스, 광섬유 기반 나노센서 등 첨단 하드웨어를 개발하고, 고성능 AI 소프트웨어를 접목하여 실시간으로 다양한 공정 파라미터를 정밀하게 모니터링할 수 있는 플랫폼을 구축하고 있습니다. 특히, 라벨 프리 형광 트랜스듀서와 3D 프린팅 미니어처 센서 팁을 활용한 '랩 온 파이버' 시스템은 약물, 원료, 대사체, 바이러스 등 다양한 품질 속성을 현장 즉시 측정할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 또한, 딥러닝 기반 다변량 신호 분석 기술을 통해 센서의 미세 신호와 노이즈 속에서 숨겨진 정보를 추출하고, 고속 단일세포 이미지 분석, 분자 지도화, 공정 이상 탐지 등 다양한 응용이 가능합니다. 이러한 AI-통합 PAT 시스템은 화학 및 바이오 생산의 품질 일관성, 생산 효율성, 안전성을 크게 향상시키며, 미래의 스마트 팩토리와 정밀 바이오의약품 생산에 필수적인 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 우리는 산업 현장의 요구에 부합하는 맞춤형 분석 솔루션을 지속적으로 개발하여, 첨단 제조 혁신을 선도할 것입니다.

우리 연구실은 센서의 성능을 극대화하기 위해 다양한 저차원(1D, 2D) 나노소재와 고분자 복합체, 그리고 대면적 고해상도 나노구조체 제작 기술을 연구하고 있습니다. 기존의 센서 소재는 민감도, 선택성, 내구성 등에서 한계가 있었으나, 우리는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 전이금속 칼코게나이드(TMD), 블랙포스포러스 등 혁신적인 소재를 설계·합성하여, 표적 분석물질에 대한 선택적 검출 능력을 향상시키고 있습니다. 또한, 대면적(wafer-scale) 및 고해상도(10~15nm) 나노채널 제작을 위한 탑다운 나노리소그래피, 액정 기반 습식 방사, CVD 공정 등 다양한 대량생산 기술을 개발하여, 상용화 가능한 센서 디바이스의 구현에 앞장서고 있습니다. 이러한 공정 기술은 기계적 강도와 유연성을 동시에 갖춘 웨어러블 센서, 고성능 가스 센서, 바이오센서 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 실제로, 본 연구실의 기술은 산업체에 기술이전 및 특허화되어 상용화 단계에 진입하고 있습니다. 이와 더불어, 플라즈모닉 나노구조체, 메타물질 기반 광센서 등 새로운 광학적 기능을 부여한 바이오센서 플랫폼도 개발하여, 세포 및 생체분자의 실시간 모니터링, 신경재생, 정밀 진단 등 다양한 바이오메디컬 응용에 기여하고 있습니다. 앞으로도 우리는 소재-공정-디바이스 통합 연구를 통해 센서 기술의 새로운 패러다임을 제시할 것입니다.