박장웅 연구실은 유기전자재료, 그래핀, 금속 나노와이어, 셀룰로오스 기반 복합체 등 다양한 기능성 소재를 활용하여 유연하고 신축 가능하며 투명한 전자소자를 개발하는 연구를 수행한다. 기존의 딱딱한 무기 전자소자가 인체 부착형 디바이스나 곡면 전자 시스템에 적용될 때 겪는 기계적 한계를 극복하기 위해, 기계적 순응성과 전기적 성능을 동시에 확보하는 하이브리드 재료 설계에 집중하고 있다. 특히 웨어러블 전자기기, 피부 부착형 센서, 디스플레이, 광전자소자 등에 적용 가능한 차세대 전자 플랫폼을 구현하는 것이 핵심 목표이다. 이 연구에서는 그래핀-금속 나노와이어 복합 전극, 투명 전도성 필름, 신축성 인터커넥트, 유연 트랜지스터와 같은 핵심 구성요소를 정밀하게 설계하고 제조한다. 단순히 전도도를 높이는 수준을 넘어, 반복 굽힘·인장 환경에서도 성능을 유지할 수 있도록 계면 구조, 네트워크 연결성, 미세 패터닝 기술을 함께 최적화한다. 또한 압력센서, 터치센서, 히터, 광전자소자 등으로 확장 가능한 플랫폼화 연구를 통해 소재에서 소자, 시스템까지 이어지는 통합 연구를 수행한다. 이러한 연구는 웨어러블 헬스케어, 차세대 디스플레이, 전자피부, 소프트 로보틱스 등 다양한 분야에 직접적으로 연결된다. 특히 투명성과 유연성을 동시에 요구하는 인체 밀착형 전자기기에서 높은 활용 가능성을 보이며, 기존 실리콘 기반 전자소자와 차별화되는 새로운 응용 시장을 창출할 수 있다. 연구실의 축적된 소재 합성 및 소자 집적 기술은 향후 고신뢰성 바이오인터페이스와 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 기기 개발의 기반이 될 것으로 기대된다.

연구실의 대표적인 축은 전자유체역학 잉크젯 프린팅(EHD jet printing)을 비롯한 고해상도 프린팅 공정을 활용하여 전자소자를 직접 제작하는 기술이다. 이 연구는 기존 포토리소그래피 중심의 복잡하고 비용이 높은 제조 공정을 대체하거나 보완할 수 있는 차세대 적층형 제조 전략으로서 의미를 가진다. 특히 미세 패턴 형성, 2차원·3차원 인터커넥트 제작, 산화물 트랜지스터 및 유기·광전자소자의 직접 인쇄 등 고성능 전자 제조를 위한 공정 혁신에 강점을 보인다. 박장웅 연구실은 단순한 프린팅 시연에 머무르지 않고, 잉크의 유변학적 특성, 전기장 기반 분사 거동, 기판과의 계면 안정성, 패턴 정렬 정밀도 등 공정의 물리적 원리를 함께 다룬다. 이를 통해 높은 해상도와 균일도를 확보하면서도 다양한 기능성 재료를 안정적으로 패터닝할 수 있는 공정 조건을 개발한다. 또한 액체금속, 나노소재, 유기재료 등 이종 소재를 정밀 프린팅하여 연성 전극, 3차원 미세전극, 신축성 배선, 웨어러블 센서 구조를 구현하는 연구로 확장하고 있다. 이 연구는 반도체 공정의 대형 설비 의존도를 낮추면서도 맞춤형, 저온, 대면적, 곡면 기반 전자 제조를 가능하게 한다는 점에서 산업적 파급력이 크다. 특히 바이오전자, 디스플레이, 센서, 인공장기 인터페이스와 같이 복잡한 형태와 높은 정밀도를 동시에 요구하는 분야에서 매우 유용하다. 향후에는 프린팅 공정을 기반으로 한 디지털 제조, 온디맨드 전자 제작, 환자 맞춤형 바이오디바이스 생산으로 이어질 가능성이 높다.

박장웅 연구실은 눈물, 안압, 생체 신호와 같은 다양한 생체 정보를 비침습적으로 측정할 수 있는 스마트 콘택트렌즈와 소프트 바이오전자 기기를 활발히 연구하고 있다. 눈은 생리학적 정보와 질환 바이오마커를 풍부하게 포함하는 기관이기 때문에, 콘택트렌즈는 질병 모니터링과 개인 건강 관리에 매우 유망한 플랫폼으로 평가된다. 연구실은 투명 회로, 신축성 안테나, 무선 통신 구조, 바이오센서를 집적해 실제 착용 가능한 안과형 웨어러블 디바이스를 구현하는 데 강점을 가진다. 구체적으로는 눈물 포도당 및 콜레스테롤 모니터링, 안압 분포 측정, 안구 질환 진단, 무선 데이터 전송, 모바일 기반 헬스케어 연동 등의 기능을 갖춘 스마트 렌즈 시스템이 연구되고 있다. 이를 위해 그래핀과 금속 나노와이어를 결합한 투명 전도체, 유연 센서, NFC 기반 무선 인터페이스, 저전력 회로 설계가 통합적으로 활용된다. 연구실은 단순한 센서 제작을 넘어 실제 생체 환경에서의 안정성, 착용 적합성, 신호 정확도, 장기 사용성까지 고려한 의료기기형 시스템 개발을 지향한다. 이러한 연구는 당뇨, 녹내장, 안구건조증 등 만성 질환의 조기 진단 및 지속 모니터링 기술로 연결될 수 있다. 또한 병원 중심의 진단 방식을 개인 중심의 상시 모니터링 방식으로 전환하는 디지털 헬스케어 패러다임과도 밀접하게 맞닿아 있다. 향후 스마트 콘택트렌즈는 단순 진단을 넘어 약물 전달, 치료 피드백, 시력 보조와 결합된 통합형 안과 플랫폼으로 발전할 가능성이 높으며, 연구실은 그 핵심 기반 기술을 구축하고 있다.

연구실은 시력 복원과 신경 질환 치료를 위한 소프트 전극, 액체금속 기반 3차원 미세전극, 인공망막 시스템 개발에도 중요한 연구 역량을 보유하고 있다. 기존의 경성 전극은 연약한 신경조직과 기계적 불일치가 커서 염증, 손상, 신호 품질 저하를 유발할 수 있는데, 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 초박막·초유연 전극 구조를 설계한다. 특히 망막과 뇌조직처럼 매우 민감한 조직에 밀착 가능한 바이오전자 인터페이스를 구현하는 것이 핵심 과제이다. 대표적으로 액체금속 기반 3차원 미세전극 어레이와 초박막 광감응 소자를 결합한 인공망막, 뇌심부 자극 및 기록용 유연 전극, 오가노이드 전기생리 분석용 다채널 인터페이스 등이 연구되고 있다. 액체금속 전극은 낮은 탄성률과 우수한 전기전도성을 동시에 제공하여 조직 손상을 줄이면서도 효과적인 전하 주입과 신호 수집을 가능하게 한다. 또한 무선 피드백 시스템, 기계학습 기반 신경 신호 분석, 광반응 소자와의 통합을 통해 단순 자극을 넘는 정밀 신경조절 플랫폼으로 확장되고 있다. 이 연구는 망막퇴행성 질환 환자의 시력 회복, 뇌질환 환자의 맞춤형 신경조절, 차세대 신경보철 시스템 개발에 직접적인 파급효과를 가진다. 더 나아가 인간 조직과 전자 시스템 사이의 장기적이고 안정적인 인터페이스를 구현하는 핵심 원천기술로서, 신경과학·의공학·재료공학의 융합을 대표하는 분야라 할 수 있다. 연구실의 성과는 향후 비침습 또는 최소침습형 치료기기, 고해상도 인공시각 시스템, 환자 맞춤형 폐루프 신경자극 장치로 발전할 가능성이 크다.