김원정 연구실은 유체역학의 기초 이론과 이를 바탕으로 한 다양한 응용 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 액체금속의 표면 산화막이 유동 및 접촉각에 미치는 영향, 모세관 현상, 액적의 동역학 등 미세유체 현상에 대한 실험적·이론적 분석이 주요 연구 주제입니다. 이러한 연구는 미세유체소자, 마이크로채널, 종이 기반 마이크로플루이딕스 등 첨단 미세유체 시스템의 설계와 최적화에 직접적으로 기여하고 있습니다. 연구실에서는 갈륨-인듐(EGaIn)과 같은 액체금속의 유동 특성, 표면 산화막이 접촉선 거동에 미치는 영향, 그리고 다양한 다공성 재료에서의 액체 흡수 및 이동 현상 등을 다룹니다. 이를 위해 실험 장치 개발, 수치해석, 이론 모델링 등 다양한 방법론을 활용하고 있으며, 최근에는 하이드로젤 코팅 모세관, 다공성 종이, 왁스 경계 채널 등 새로운 소재와 구조를 적용한 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 미세유체 및 유체역학 연구는 바이오센서, 에너지 하베스팅, 환경 모니터링, 의료기기 등 다양한 분야에 응용될 수 있으며, 실제로 연구실의 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다.

연구실은 초음파와 음향을 이용한 유동 제어 및 세정 기술 개발에도 집중하고 있습니다. 초음파를 활용한 미세 채널 내 오염물질 제거, 기포의 생성과 제어, 음향을 이용한 원격 유동 제어 등은 연구실의 대표적인 연구 분야입니다. 최근에는 마이크로 기낭 군집의 음향 앙상블 제어를 통한 메소스케일 원격 유동 제어 기술 개발 프로젝트를 수행하며, 첨단 음향 유동 제어 기술의 실용화에 앞장서고 있습니다. 초음파를 이용한 세정 기술은 반도체, 의료기기, 섬유 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 연구실은 기포의 불안정한 진동이 표면 손상을 유발하는 문제를 해결하기 위해, 이중 트랜스듀서를 활용한 새로운 세정 시스템을 개발하였으며, 이를 통해 나노패턴 손상 없이 미세 오염 입자를 효과적으로 제거할 수 있음을 실험적으로 입증하였습니다. 또한, 초음파를 이용한 근관 세정 및 충전 기기, 혈액 펌프 등 의료기기 분야에도 기술을 적용하고 있습니다. 이러한 연구는 음향 및 초음파를 활용한 미세유체 제어, 세정, 의료기기 개발 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있으며, 관련 특허와 논문, 산학협력 과제를 통해 국내외적으로 높은 평가를 받고 있습니다.

김원정 연구실은 자연계의 유체역학적 원리를 모방하여 혁신적인 공학적 해법을 제시하는 생체모방 연구에도 주력하고 있습니다. 식물의 뿌리 구조, 어류 아가미의 라멜라 배열, 새의 혀 구조 등 다양한 생명체의 유체 수송 메커니즘을 분석하고, 이를 바탕으로 최적화된 인공 시스템을 설계합니다. 예를 들어, 식물 잎의 이중 다공 구조를 모방한 증발형 히트싱크, 새의 혀를 모사한 모세관 흡수 시스템 등이 대표적인 연구 성과입니다. 이러한 생체모방 연구는 자연의 효율적인 유체 수송 및 에너지 전달 메커니즘을 공학적으로 구현함으로써, 에너지 효율이 높은 냉각 시스템, 바이오센서, 마이크로플루이딕 디바이스 등 다양한 첨단 기술 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 혈액 펌프, 근관 세정 장치 등 의료기기 분야에도 생체모방 원리를 적용하여, 인체 친화적이고 성능이 우수한 제품 개발을 추진하고 있습니다. 연구실은 이론적 모델링, 실험적 검증, 실제 제품화까지 전 과정을 아우르는 융합 연구를 통해, 생체모방 유체역학의 학문적 발전과 산업적 응용을 동시에 선도하고 있습니다.