Sungho Lee's lab
기계공학과
이성호
멀티스케일 기능성 표면 설계 및 생산 연구실은 자연에서 영감을 받은 생체모사 기술을 기반으로, 마이크로/나노 구조를 활용한 첨단 기능성 표면의 설계와 응용에 중점을 두고 있습니다. 연구실은 게코 발, 빨판상어, 스테노카라 딱정벌레, 투명나비 등 자연계의 다양한 구조를 모사하여, 접착, 마찰, 습윤, 반사 등 다양한 물리적 특성을 극대화할 수 있는 표면을 개발하고 있습니다. 이러한 생체모사 기반 표면은 건식접착제, 가역적 수중 접착제, 초소수성 표면, 마찰력 강화 패드 등 다양한 기능성 소재와 소자에 적용되고 있습니다.
연구실의 또 다른 핵심 연구 분야는 마이크로/나노 구조의 연속 및 대면적 생산 기술입니다. 롤투롤 기반 나노임프린트 리소그래피, 연속 포토리소그래피, 팁 잉킹 등 첨단 제조공정을 통해, 고속·고정밀로 대면적 패턴을 구현할 수 있는 시스템을 개발하고 있습니다. 이를 통해 투명 히터, 플렉서블 센서, 대면적 방오/방수 표면, 음향 메타물질 등 다양한 산업적 응용이 가능해졌으며, 생산성 및 균일성 측면에서 기존 한계를 극복하고 있습니다.
차세대 로봇 시스템 및 소프트 로봇을 위한 기능성 소재 개발도 연구실의 중요한 연구 축입니다. 마이크로/나노 구조 기반의 마찰력 강화 엔드이펙터, 자기력 제어 소프트 로봇, 건식 및 습식 접착제, 촉각센서 등 다양한 로봇용 부품을 개발하고 있으며, 특히 자기장에 의해 구동되는 소프트 엑추에이터는 의료, 미세조작, 생체 내 이송 등 첨단 분야에 적용되고 있습니다. 인공지능 기반의 3D 모델링 및 표면 설계 기법도 적극적으로 도입하여, 로봇 시스템의 성능을 극대화하고 있습니다.
이 외에도 연구실은 헬름홀츠 공명기 기반의 음향소자, 플라즈모닉 구조, 투명 마이크로메쉬 히터 등 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구들은 실제 산업 현장과의 협력을 통해 상용화 및 실용화로 이어지고 있으며, 국내외 특허 및 논문, 다양한 수상 경력을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.
멀티스케일 기능성 표면 설계 및 생산 연구실은 소재-구조-제조-응용을 아우르는 융합적 연구를 통해, 미래 첨단 공학 및 로봇, 의료, 전자, 음향 등 다양한 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 연구실은 자연의 원리를 공학적으로 해석하고, 이를 실제 제품화 및 대량생산에 적용하는 데 주력하며, 차세대 기능성 소재 및 시스템 개발에 앞장서고 있습니다.
생체모사 기반 기능성 표면 설계 및 응용
본 연구실은 자연에서 영감을 받은 생체모사(biomimetics) 기술을 바탕으로 다양한 기능성 표면을 설계하고 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 대표적으로 게코 발, 빨판상어, 스테노카라 딱정벌레, 투명나비(Greta oto), 지문 등 자연계의 독특한 구조와 원리를 모사하여 마이크로/나노 구조 기반의 표면을 구현합니다. 이러한 표면은 접착, 마찰, 습윤, 반사 등 다양한 물리적 특성을 극대화할 수 있도록 설계됩니다.
연구실에서는 생체모사 표면을 활용하여 건식접착제, 가역적 수중 접착제, 초소수성(물에 젖지 않는) 표면, 마찰력 강화 패드 등 다양한 기능성 소재와 소자를 개발하고 있습니다. 이를 위해 폴리머, 실리콘, 금속 등 다양한 재료를 사용하며, 구조의 계층성, 비율, 형태에 따라 표면의 성능을 정밀하게 제어합니다. 최근에는 자기력 제어 기능성 표면, 색 변환 촉각센서 등 새로운 응용 분야로도 연구를 확장하고 있습니다.
이러한 생체모사 기반 기능성 표면은 로봇의 엔드이펙터, 유리 이송 시스템, 의료용 소프트 로봇, 수분 집수 표면, 투명 히터 등 다양한 산업 및 공학적 응용이 가능합니다. 연구실은 자연의 원리를 공학적으로 해석하고, 이를 실제 제품화 및 대량생산에 적용하는 데 주력하고 있습니다.
마이크로/나노 구조의 연속 및 대면적 생산 기술
연구실은 마이크로/나노 구조 기반의 기능성 표면을 대면적, 대량으로 생산할 수 있는 첨단 제조공정 개발에 집중하고 있습니다. 대표적으로 롤투롤(Roll-to-Roll) 기반의 나노임프린트 리소그래피, 연속 포토리소그래피, 팁 잉킹(Tip Inking) 등 다양한 연속 생산 시스템을 구축하여, 기존의 한계였던 생산성 및 균일성 문제를 극복하고 있습니다.
이러한 연속 생산 기술은 고속, 고정밀로 마이크로/나노 패턴을 대면적 필름이나 기판에 구현할 수 있어, 투명 히터, 플렉서블 센서, 대면적 방오/방수 표면, 음향 메타물질 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다. 또한, 금속 마이크로메쉬, 플라즈모닉 구조, 헬름홀츠 공명기 기반 음향소자 등 복합 구조의 대량생산도 가능하게 하여, 차세대 전자·광학·음향 소자 개발에 기여하고 있습니다.
연구실은 생산 공정의 자동화, 소재의 다양화, 패턴의 정밀 제어 등 생산기술 고도화에도 힘쓰고 있습니다. 이를 통해 연구실은 기능성 표면의 실용화 및 상용화에 필요한 핵심 제조기술을 선도적으로 개발하고 있으며, 산업계와의 협력도 활발히 진행 중입니다.
차세대 로봇 시스템 및 소프트 로봇을 위한 기능성 소재 개발
본 연구실은 차세대 로봇 시스템, 특히 소프트 로봇 및 인공지능 로봇에 적용 가능한 기능성 소재와 표면을 개발하고 있습니다. 마이크로/나노 구조 기반의 마찰력 강화 엔드이펙터, 자기력 제어 소프트 로봇, 건식 및 습식 접착제, 촉각센서 등 다양한 로봇용 부품을 연구하고 있습니다.
특히, 유연한 폴리머와 자성 입자를 복합적으로 활용하여 외부 자기장에 의해 구동되는 소프트 엑추에이터 및 로봇을 개발하고 있으며, 이는 의료용 미세조작, 생체 내 이송, 미세 환경 내 작업 등 다양한 첨단 응용에 활용될 수 있습니다. 또한, 인공지능 기반의 3D 모델링 및 표면 설계 기법을 도입하여, 로봇 시스템의 성능을 극대화하고 있습니다.
이러한 연구는 로봇의 정밀한 조작, 다양한 환경에서의 적응성, 인간-로봇 상호작용의 향상 등 미래 로봇 기술의 핵심을 이루고 있습니다. 연구실은 로봇 분야의 실질적 문제 해결과 혁신적 기술 창출을 목표로, 소재-구조-제조-응용을 아우르는 융합 연구를 수행하고 있습니다.
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A Novel Strategy for Fabrication of Nanostructures from Micro Structured Mold by Global Shrinking Process.
Jang, B. J., Lee, S. H., Guo, L. Jay.*
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A Study on PET Film Encapsulated Hydroxypropyl Cellulose based Pressure Sensor.
Lee, S. H., Feng, W., Tobah, M., Guo, L. Jay.*
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AI-assisted 3D Modeling Strategy for Microstructure-based 2 Functional Surfaces using ChatGPT and Random Forest.
Noh, Y. H., Park, S. C.*, Lee, S. H.*
Machines, 2024
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