손영아 연구실의 핵심 축 중 하나는 유기 색소 분자의 설계, 합성, 분광특성 분석, 그리고 이를 실제 섬유 및 고분자 소재의 염색가공에 연결하는 연구이다. 연구실은 전통적인 염료화학 기반 위에서 분산염료, 반응성 염료, 형광염료, 잔틴계·아크리딘계·쿠마린계 색소 등 다양한 유기 색재를 다루며, 나일론·면·아크릴·모다크릴·폴리에스터·TPU 등 적용 기질에 맞춘 분자구조 최적화를 수행한다. 단순히 색을 내는 수준을 넘어서 고시인성, 고휘도, 내광성, 내열성, 염착성, 세탁견뢰도 같은 실제 산업 성능을 동시에 확보하는 것이 중요한 목표이다. 이 연구실은 초임계 이산화탄소 염색, 수계 잉크용 친환경 색재, 잉크젯 프린팅용 안료/염료, 바이오 기반 천연염료 및 바이오염료 등 공정 친환경성까지 포괄적으로 연구한다. 특히 초임계 CO2 환경에서의 나일론 및 면직물 염색, VOCs를 포함하지 않는 수분산 안료잉크, 포름알데히드 프리 형광안료 조성물 개발 등은 색재 설계와 공정 혁신을 통합하는 대표 사례다. 또한 디지털 사이니지, OLED 및 대형 TV용 색재, 고색재현 광학소재, 스마트 방진복용 염료센서 등으로 응용 범위를 확장하며 디스플레이·인쇄·섬유산업을 연결하는 융합 연구를 수행한다. 향후 이 연구 주제는 지속가능성과 고기능성을 동시에 요구하는 산업 수요에 더욱 밀접하게 대응할 가능성이 크다. 생물공학 기반 바이오 인디고와 전통 천연염료의 산업화, 재활용 섬유와 바이오매스 기반 폴리머에 적합한 색재 설계, 고내구성 디지털 프린팅 잉크 개발은 친환경 소재 전환의 중요한 기반이 된다. 따라서 본 연구는 염료화학의 기초 역량을 바탕으로 섬유, 인쇄, 디스플레이, 친환경 제조기술을 아우르는 응용 확장성이 매우 높은 분야라 할 수 있다.

연구실의 또 다른 대표 분야는 로다민, 플루오란, BODIPY, 스쿠아린, 이미다졸, 파이렌 유도체 등 다양한 유기 발색단을 활용한 화학센서와 광응답성 재료 개발이다. 이러한 연구는 수은 이온, 시안화 이온, 불소 이온, 알루미늄 이온, pH 변화, 가스 분자 등 유해하거나 중요한 화학종을 선택적이고 민감하게 검출하는 데 초점을 둔다. 연구실이 보유한 관련 특허들은 수은·시안화물·불소 이온 검출용 화학센서 개발 역량을 잘 보여주며, 이는 환경유해물질 감지와 안전 모니터링 분야로 직접 연결된다. 이 연구의 강점은 단순 분자 합성에 머무르지 않고 광학 응답 메커니즘, 색 변화 및 형광 스위칭, 분자 내 전하이동, 분자구조와 선택성의 상관관계를 체계적으로 해석한다는 점이다. 또한 용액상 센싱뿐 아니라 전기방사 섬유, 나노입자 하이브리드, 멀티센서 플랫폼, RGB 기반 디지털 센서 등으로 확장하여 실제 사용 가능한 감지 시스템으로 발전시키고 있다. 열변색 및 광변색 색소, 다중 자극 응답형 센서, 온도와 pH를 동시에 감지하는 멀티센서 등의 연구는 기능성 색소재료와 센서기술이 만나는 대표적인 융합 영역이다. 향후 이 분야는 스마트 텍스타일, 웨어러블 센서, 환경 모니터링, 바이오 진단, 산업안전 소재로 발전할 잠재력이 높다. 특히 색 변화만으로 직관적인 판별이 가능한 비색 센서와 형광 기반 고감도 센서는 현장 적용성이 높으며, 섬유 및 필름 기판 위에 집적될 경우 실시간 감지 시스템으로 구현될 수 있다. 손영아 연구실은 유기 색소 설계 능력과 섬유·고분자 응용 경험을 바탕으로, 감지 성능과 소재 가공성을 동시에 확보하는 화학센서 연구를 지속적으로 고도화하고 있다.

손영아 연구실은 염료 및 유기재료 연구에 더해, 금 나노입자, CeO2, MnO2, TiO2, g-C3N4, 포피린 복합체 등 유기·무기 하이브리드 나노소재를 설계하고 이를 광촉매 및 환경정화에 활용하는 연구도 수행한다. 대표 논문들에서는 Au/S-doped g-C3N4 나노복합체, 초음파 합성 α-MnO2 나노로드, CeO2@PPy 코어-쉘 나노구조 등을 이용하여 4-니트로페놀, 메틸렌블루, Cr6+와 같은 유해 오염물질을 효과적으로 저감하는 성과를 제시하였다. 이는 색소화학 기반 연구가 환경 촉매 소재 영역으로 확장된 사례라 할 수 있다. 이 분야에서 연구실은 초음파 보조 합성, 코어-쉘 구조 제어, 전자이동 향상, 밴드갭 조절, 광생성 전자-정공 재결합 억제 등 재료설계 전략을 적극 활용한다. 또한 포피린/TiO2 하이브리드, 자기세정 섬유, 초소수성 표면 개질 등 광촉매 기능을 실제 표면 및 섬유에 접목하는 응용도 병행한다. 즉, 단순한 분말 촉매 개발을 넘어서 섬유표면 오염 저감, 자기세정 기능, 가시광 활성화, 재사용 안정성 확보 등 실용성을 고려한 연구 흐름이 뚜렷하다. 이러한 연구는 수질 정화, 오염물질 분해, 친환경 표면처리, 기능성 섬유 개발과 직결된다. 특히 염색가공과 환경문제가 밀접한 섬유산업 특성을 고려하면, 광촉매 기반 오염 저감 기술은 산업적 의미가 크다. 앞으로도 하이브리드 나노소재와 유기 색소의 광물성을 결합한 설계는 친환경 공정, 고부가가치 섬유, 스마트 표면소재 분야에서 중요한 연구 기반이 될 것으로 보인다.