트라이볼로지는 마찰, 마모, 윤활 현상을 연구하는 학문으로, 기계 시스템의 효율성과 내구성 향상에 핵심적인 역할을 합니다. 정구현 연구실은 특히 선박 엔진의 피스톤 링, 실린더 라이너, 피스톤 핀 등 주요 부품의 마찰 및 마모 특성을 정밀하게 평가하고, 이를 바탕으로 친환경 연료 및 고효율 엔진 개발에 기여하고 있습니다. 실험실에서는 다양한 트라이보테스터와 시뮬레이션 기법을 활용하여 실제 운전 조건에서의 마찰 계수, 마모량, 윤활 특성 등을 체계적으로 분석합니다. 최근 연구에서는 메탄올, 암모니아 등 친환경 연료를 사용하는 선박 엔진 부품의 트라이볼로지 특성 변화에 대한 실험적 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 예를 들어, 메탄올 첨가에 따른 Ni 기반 합금의 마찰 및 마모 특성 변화, CoCrW 및 CoCrMo 합금의 고온 트라이볼로지 특성 평가, DLC 코팅을 적용한 피스톤 핀의 초기 마모 및 윤활 해석 등 다양한 소재와 코팅 기술을 접목하여 부품의 내마모성과 효율을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 선박 엔진의 연비 개선, 유지보수 비용 절감, 환경 규제 대응 등 실질적인 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. 정구현 연구실의 트라이볼로지 연구는 실험적 접근뿐만 아니라 수치해석 및 시뮬레이션을 병행하여, 마모 메커니즘의 근본적 이해와 최적 설계 지침을 제공합니다. 이를 통해 친환경 선박 엔진 부품의 신뢰성 향상과 더불어, 미래형 친환경 선박 기술 발전에 중추적인 역할을 하고 있습니다.

정구현 연구실은 그래핀, h-BN, MoS2, 2D 하이브리드 페로브스카이트 등 다양한 2차원 나노소재의 마찰 및 마모 특성을 원자현미경(AFM) 기반의 정밀 측정기술로 연구하고 있습니다. 이들 소재는 초저마찰, 고내구성, 우수한 기계적 특성 등으로 인해 차세대 전자소자, 웨어러블 센서, 에너지 저장장치, 마이크로/나노 기계시스템(MEMS/NEMS) 등 다양한 분야에서 주목받고 있습니다. 연구실에서는 소재의 두께, 표면 거칠기, 분자 구조, 환경 조건(습도, 온도 등)에 따른 마찰 계수 및 마모 거동을 체계적으로 분석하여, 소재의 실질적 응용 가능성을 평가합니다. 특히, 원자층 두께의 소재에서 나타나는 초윤활(superlubricity) 현상, 계면 결합력, 표면 손상 메커니즘 등 근본적인 트라이볼로지 특성을 규명하고, 이를 기반으로 보호 코팅, 고성능 윤활제, 내마모 부품 등 실용적 응용기술을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 단일층 MoS2, 그래핀, h-BN의 마찰 및 마모 특성 비교, 레이저 가공에 의한 MoS2 표면 특성 변화, 1D-2D 하이브리드 나노구조 표면의 초저마찰 특성 연구 등이 대표적입니다. 이러한 연구는 나노스케일에서의 마찰 및 마모 현상에 대한 근본적 이해를 제공할 뿐만 아니라, 차세대 반도체, 에너지, 바이오, 정밀기계 산업 등 다양한 첨단 산업 분야에서 요구되는 고신뢰성, 고내구성 소재 및 부품 개발에 중요한 기초 데이터를 제공합니다. 또한, 실험과 시뮬레이션을 융합한 다학제적 접근을 통해 소재 설계 및 응용기술의 혁신을 선도하고 있습니다.