이 연구실은 기계공학 기반의 적층제조 기술을 중심으로 다양한 재료를 정밀하게 적층하는 공정 기술을 연구한다. 특히 3D 프린터의 개발계획, 구동장치, 기구 설계, 빌드장치, 제어 프로그램, 회로, 응용 소프트웨어, 품질보증까지 전 주기를 포괄하는 연구 이력이 확인되며, 단순한 출력 장비 운용을 넘어 시스템 수준의 제조 플랫폼 구축에 강점을 가진다. 초기의 micro stereolithography 연구부터 최근의 direct write, material extrusion, DED 등으로 연구 범위를 확장하며 정밀도와 기능성을 동시에 확보하는 제조기술을 발전시키고 있다. 연구 방법론 측면에서는 광경화성 수지, 열가소성 고분자, 전도성 재료, 금속 및 복합재료를 대상으로 노즐 설계, 토출 조건, 적층 경로, 경화 깊이, 표면조도, 내부 충전 패턴, 후가공 조건 등을 체계적으로 최적화한다. 또한 머신비전 기반 노즐 막힘 인식, 통계적 공정변수 분석, 마찰교반을 통한 적층 금속 부품의 기공 제어 등 제조공정의 안정성과 품질 향상을 위한 융합 연구도 수행한다. 이러한 접근은 장비 개발과 공정 설계, 제품 성능 평가를 긴밀하게 연결하는 것이 특징이다. 이 연구의 기대효과는 단순한 시제품 제작을 넘어 기능성 부품, 센서 일체형 구조물, 3차원 회로장치, 맞춤형 제품 등 고부가가치 제조로 이어진다는 점에 있다. 특히 다중재료 동시 적층 기술은 구조재와 기능재를 하나의 공정에서 통합할 수 있어 차세대 스마트 제조의 핵심 기반이 된다. 향후에는 정밀 제어, 공정 자동화, 복합재료 최적화가 결합되면서 산업용 적층제조의 생산성·신뢰성·응용 범위가 더욱 확대될 것으로 기대된다.

이 연구실의 대표적인 최근 연구축은 센서가 내장된 소프트 그리퍼와 유연 구동 시스템의 설계·제작·제어이다. 관련 국가과제에서는 기능성 다중재료 동시 적층 기술을 기반으로 센서 내장형 소프트 그리퍼의 설계와 성형공정 개발을 목표로 삼고 있으며, 특허로도 소프트 그리퍼, 공압식 액추에이터, 전기적 접착 기반 파지 기술이 구체화되어 있다. 이는 기존의 강체 중심 로봇 핸들링을 넘어, 다양한 형상과 재질의 물체를 안전하고 정밀하게 다룰 수 있는 차세대 로봇 말단효과기 개발과 직결된다. 핵심 기술은 유연 재료와 센서 재료를 적층제조로 일체화하고, 압력·변형 정보를 실시간으로 계측하여 파지 성능을 높이는 것이다. 연구실은 압력센서 내장형 소프트 그리퍼, 유연 스트레인 센서, 촉각센서, 공압식 키리가미 구조, 전기구동부 및 형상 변화 측정 기술 등을 함께 다루며, 머신비전 기반 성능 평가와 강화학습을 이용한 그리퍼 제어 연구까지 확장하고 있다. 즉, 구조 설계와 재료 개발, 센서 통합, 제어 알고리즘이 유기적으로 연결된 융합형 연구 체계를 갖추고 있다. 이러한 연구는 스마트 제조, 협동로봇, 바이오 핸들링, 물류 자동화, 정밀 조작 등 다양한 산업 분야에 활용 가능성이 높다. 특히 센서가 내장된 소프트 그리퍼는 파지 상태를 스스로 인지하고 미세한 힘을 조절할 수 있어, 깨지기 쉬운 부품이나 비정형 물체를 다루는 작업에서 큰 장점을 가진다. 앞으로는 고감도 센서, 경량·고내구 유연재료, 지능형 제어가 결합되며 사람-로봇 상호작용과 자동화 시스템의 안전성 및 적응성을 크게 향상시킬 것으로 보인다.

이 연구실은 MWCNTs(다중벽 탄소나노튜브)와 고분자 복합재를 이용한 유연 압력센서 및 촉각센서 개발을 지속적으로 수행해 왔다. 관련 프로젝트에서는 탄소나노튜브 혼합물의 적층구조를 활용하여 높은 민감도와 넓은 측정 범위를 동시에 갖는 압력 센서를 설계하고, 동일 재료와 장비를 사용하더라도 형상 설계를 달리해 다양한 성능을 구현하는 사용자 맞춤형 센서 기술을 목표로 하고 있다. 학술발표에서도 압력감응재 적층, 내부 격자 패턴, 접촉면적, 전도층 구성, 다층 구조 등 센서 응답특성에 대한 체계적 연구가 다수 확인된다. 기술적으로는 CNT와 PDMS, 에폭시, 전도성 고분자 등의 조합을 바탕으로 피에조저항형 센서를 구현하고, 적층제조와 direct ink writing 공정을 이용해 2차원 또는 3차원 형상으로 성형한다. 이 과정에서 잔류 용매, 열경화 조건, 레이저 소착, 형상 변수, 내부 채움 구조가 전기적 특성과 안정성에 미치는 영향을 평가한다. 또한 탄성 촉각 센서 제조 특허를 통해 베이스 부재, 전극층, 감지층의 구조적 설계와 제조법도 구체화하고 있어, 재료-구조-공정-성능 간 상관관계를 통합적으로 다루는 연구 역량을 보여준다. 이 연구는 웨어러블 디바이스, 스마트 인솔, 로봇 촉각 피부, 헬스케어 모니터링, 인간-기계 인터페이스 등으로 확장될 수 있다. 실제로 연구실은 족압 측정을 위한 인솔 제작, 곡면 및 비평면 센서, 그리퍼용 촉각센서 응용 등 실사용 지향적 연구를 활발히 진행해 왔다. 향후에는 더 정밀한 미세구조 설계와 다중재료 적층기술이 결합되면서, 저비용이면서도 고성능인 맞춤형 유연 센서 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다.