조성훈 연구실은 폴리아닐린(PANI)을 중심으로 한 전도성 고분자 재료와 고분자복합체의 구조 설계 및 성능 고도화에 주력하고 있다. 연구실의 발표 논문과 학술대회 주제를 보면 그래핀, 탄소 나노점, 금속 나노입자, 다양한 고분자 매트릭스를 결합한 복합체를 지속적으로 개발해 왔으며, 이를 통해 전기전도도, 기계적 유연성, 공정성, 계면 안정성을 동시에 확보하는 방향으로 연구를 확장하고 있다. 특히 단일 소재의 한계를 극복하기 위해 다성분 하이브리드 구조를 구현하는 접근이 연구실의 대표적인 특징으로 보인다. 이 연구의 핵심은 나노구조 제어와 계면 엔지니어링이다. 폴리아닐린의 입자, 나노로드, 나노파이버와 같은 형태를 정밀하게 조절하고, 그래핀이나 탄소 기반 필러와의 분산성 및 상호작용을 향상시켜 전하 이동 경로를 최적화한다. 또한 PSS와 같은 도펀트 또는 바인더를 활용해 용액 공정성, 인쇄 적합성, 박막 균일성까지 고려한 소재 설계를 수행한다. 이러한 접근은 높은 전도성과 균일한 표면 저항, 반복 굽힘 환경에서의 안정성을 확보하는 데 매우 중요하다. 궁극적으로 이 연구는 기능성 고분자 소재를 실제 디바이스에 적용할 수 있는 수준으로 끌어올리는 기반 기술에 해당한다. 연구실은 전도성 고분자 나노복합체를 센서, 에너지 저장소자, 유연 전극, 인쇄전자 재료 등으로 연결하고 있으며, 재료의 미세구조와 거시적 성능 사이의 상관관계를 체계적으로 축적하고 있다. 이는 차세대 유연전자 및 경량 고성능 소재 산업에서 활용 가능한 고분자 기반 플랫폼 기술로 발전할 가능성이 크다.

연구실은 전도성 고분자를 이용한 에너지 저장 및 변환 소재 개발을 주요 연구 축으로 삼고 있다. 논문과 학술발표에서는 슈퍼커패시터, 고체 상태 비대칭 커패시터, 코인셀 기반 소자, 염료감응형 태양전지(DSSC)용 상대전극 등 다양한 응용이 확인되며, 공통적으로 고분자 기반 전극의 전기화학적 성능 향상에 초점을 맞추고 있다. 특히 값비싼 금속 전극을 대체할 수 있는 고성능 고분자 복합 전극에 대한 관심이 뚜렷하다. 이를 위해 연구실은 다공성 구조 형성, 하이드로겔 및 에어로겔 제작, 코어-셸 입자 설계, 탄소 나노소재와의 복합화 등 다양한 전략을 활용한다. 탄소 나노점이 포함된 다공성 폴리아닐린은 높은 전도도와 우수한 전극 특성을 보여주었고, 그래핀 하이드로겔이나 폴리피롤 기반 구조체는 전하 저장 성능과 기계적 안정성을 동시에 높이는 방향으로 연구되었다. 최근 특허에 나타난 그래핀 옥사이드 스크라이빙 기반 슈퍼커패시터 제조 기술은 이러한 전기화학 소재 연구가 실제 공정 기술로 이어지고 있음을 보여준다. 이 연구는 친환경적이고 경제적인 에너지 소재의 확보라는 측면에서도 의미가 크다. 백금 없는 상대전극, 인쇄 가능한 전극, 고유연성 전극과 같은 연구 방향은 대면적 제조와 저비용 상용화를 가능하게 한다. 나아가 바이오매스 유래 소재와 지속가능 자원을 활용한 논문 이력까지 고려하면, 연구실은 단순한 성능 경쟁을 넘어 지속가능성, 공정 단순화, 소자 적용성까지 포괄하는 에너지 소재 연구를 수행하고 있다고 볼 수 있다.

조성훈 연구실은 기능성 고분자 재료를 화학 센서와 유연 전자소자에 적용하는 연구도 활발히 수행하고 있다. 대표적으로 DMMP와 같은 신경작용제 모사물질 검출용 폴리아닐린 케미레지스터, 수소 가스 감지를 위한 다공성 전도성 고분자 센서, 스크린 프린팅 기반 전도성 패턴과 전도성 종이 센서 등이 확인된다. 이는 고분자 재료의 민감도와 선택성을 활용해 안전, 환경, 국방 분야에서 활용 가능한 센서 플랫폼을 개발하는 방향으로 해석된다. 연구실의 센서 연구는 재료의 형상과 전하수송 특성의 정밀 제어에 기반한다. 폴리아닐린의 나노파이버, 나노로드, 나노입자 구조를 비교하여 최적 감응 구조를 찾고, 금 전극이나 프린팅 패턴 위에 안정적인 전도 채널을 형성해 신호 재현성을 높인다. 동시에 용액공정, 스크린 프린팅, 저온 또는 계면중합 기반 제조법을 활용하여 대면적화와 유연 기판 적용 가능성을 확보한다. 이와 같은 접근은 고성능 센서를 실용적인 제조 방식과 결합한다는 점에서 큰 장점이 있다. 또한 유연 안테나, RFID형 태그, 전도성 종이, 3D 프린팅용 전도성 복합수지와 같은 응용은 연구실이 센서를 넘어 인쇄전자와 웨어러블 전자 분야까지 연구 영역을 확장하고 있음을 보여준다. 균일한 표면 저항, 굽힘 안정성, 패터닝 해상도, 기판 접착력 등 실제 소자 구현에 필요한 요소를 함께 다루기 때문에, 이 연구는 실험실 수준의 소재 개발을 산업적 응용 가능성이 높은 전자재료 기술로 연결하는 역할을 한다. 향후 스마트 패키징, 휴대형 감지 시스템, 유연 IoT 부품 등으로의 확장이 기대된다.