백설 연구실의 핵심 축 가운데 하나는 전기분석화학을 기반으로 한 마이크로·나노 스케일 화학 검출 기술 개발이다. 이 연구는 매우 작은 공간에서 일어나는 이온 이동, 산화·환원 반응, 계면 현상을 정밀하게 읽어내어 기존 분석법으로는 놓치기 쉬운 국소적 화학 정보를 획득하는 데 목적이 있다. 특히 복잡한 용액 환경이나 생체 시료 안에서 특정 화학종의 농도 변화와 반응 거동을 높은 공간 해상도로 측정하는 것이 중요한 연구 방향이다. 연구실은 이온선택성 미세전극, 나노포어 전극, 주사 전기화학 현미경(SECM)과 같은 도구를 활용해 표면 근처에서 생성되거나 소모되는 화학종을 실시간으로 분석한다. 최근 연구에서는 탄산 이온 선택성 마이크로피펫 전극을 이용해 효소 반응으로부터 국소적으로 생성되는 CO2를 정량하고, 표면 고정화 촉매의 활성 분포를 미세한 공간 분해능으로 추적하는 접근을 보여주었다. 이러한 방법은 단순 평균값 측정이 아니라 반응 핫스팟, 활성 부위의 이질성, 시간에 따른 반응 동역학을 직접 해석할 수 있게 해 준다. 이 연구는 바이오센서, 촉매 분석, 에너지 변환 시스템, 생체 시료 분석 등 여러 분야로 확장될 수 있다. 예를 들어 혈청 내 CO2 관련 분석이나 효소 기반 촉매 시스템 평가에 적용하면 고감도·고선택성 진단 및 반응 메커니즘 해석이 가능하다. 궁극적으로는 미세 전극 기반 분석 플랫폼을 통해 복잡한 화학 반응을 정량적으로 지도화하고, 정밀 진단과 차세대 분석 화학 기술의 기반을 마련하는 데 기여한다.

연구실의 또 다른 대표 주제는 나노포어 구조 내부에서 일어나는 전기화학적 수송 현상을 이해하고 이를 제어 가능한 기능성 시스템으로 구현하는 것이다. 나노 스케일의 제한된 공간에서는 액체의 젖음과 탈젖음, 이온의 이동, 전하 축적, 계면 반응이 거시적 환경과 전혀 다른 방식으로 나타난다. 백설 연구실은 이러한 나노공간 특유의 현상을 분석 화학적 관점에서 해석하고, 새로운 전기화학 소자와 분리·제어 플랫폼으로 연결하는 연구를 수행한다. 특히 나노포어 전극 어레이에서 전압에 의해 유도되는 전기습윤 현상을 이용해 이온과 분자의 이동을 게이팅하는 연구는 이 연구실의 차별화된 강점이다. 다중 전극이 포함된 나노포어 구조에서 특정 전극 전위를 조절함으로써 결함 채널의 젖음 상태를 바꾸고, 그 결과 산화환원 종의 접근성과 전기화학 반응성을 스위칭하는 방식이 제시되었다. 이는 전기화학적 트랜지스터 동작, 정류 특성 강화, 선택적 물질 수송 제어로 이어지며, 단순 센서 수준을 넘어 기능성 나노유체 소자 개발로 확장될 가능성을 보여준다. 이러한 연구는 수처리, 약물전달, 분자 분리, 고감도 검출 플랫폼 등 다양한 응용으로 이어질 수 있다. 나노포어 내부의 물리·화학적 거동을 정밀하게 조절할 수 있다면 복잡한 시료에서 원하는 이온이나 분자만 선택적으로 이동시키는 스마트 시스템 구현이 가능하다. 따라서 이 연구는 전기화학, 나노유체학, 재료화학을 연결하는 융합 분야로서 학문적 의미와 실용적 파급력을 동시에 갖는다.

백설 연구실은 전기화학적 원리를 활용해 외부 전자장치 없이 작동하는 새로운 이온성 전원과 이를 이용한 약물전달 기술에도 주목하고 있다. 대표적으로 서로 다른 염 농도 차이에서 발생하는 에너지를 활용하는 역전기투석(RED) 시스템을 피부 부착형 패치로 구현해, 생체친화적이고 유연한 에너지원으로 사용하는 연구가 수행되었다. 이는 지속가능 에너지 개념을 바이오의료 소자에 접목한 사례로, 소형 웨어러블 시스템에 적합한 저전력 구동 기술이라는 점에서 의미가 크다. 연구실의 RED 패치 연구는 전극이나 복잡한 전자회로 없이도 안정적인 전압을 생성하고, 이를 이용해 이온성 약물을 피부를 통해 능동적으로 전달할 수 있음을 보여주었다. 실제로 리도카인, 케토롤락, 리세드로네이트와 같은 약물의 전달 효율을 크게 향상시켰으며, 동물 모델에서 치료 효과 또한 입증되었다. 관련 특허에서도 RED 장치와 마이크로유동칩을 결합해 생물학적·화학적 반응을 유도하는 바이오센싱 장치가 제안되어, 에너지 공급과 분석 기능을 통합한 플랫폼 가능성을 제시한다. 이 연구 방향은 차세대 경피 약물전달, 자가구동형 바이오센서, 웨어러블 의료기기 개발로 확장될 수 있다. 전자부품 의존성을 낮추면서도 생체적합성과 휴대성을 높일 수 있기 때문에, 저전력 의료기기 분야에서 높은 활용성이 기대된다. 더 나아가 이온 흐름 자체를 기능적 동력원으로 활용하는 개념은 전기분석화학과 바이오의공학의 접점을 넓히며, 친환경적이고 안전한 의료기술 개발에 중요한 기반이 될 수 있다.