고문주 교수 연구실은 고방열 복합소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 전자기기, 전력기기, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 고방열 특성을 갖는 소재의 수요가 급증함에 따라, 본 연구실은 고분자 수지와 열전도성 필러(예: 질화붕소, 그래핀, 탄소나노튜브 등)를 활용한 복합소재의 설계 및 합성에 집중하고 있습니다. 특히, 필러의 정렬과 계면 친화성 제어를 통해 복합소재의 열전도도를 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 복합소재의 열전도도 향상을 위해, 필러의 형태, 크기, 분산도, 그리고 배향 제어가 매우 중요합니다. 본 연구실에서는 열압기, 멀티스케일 반응기 등 첨단 장비를 활용하여 필러의 고도 정렬 및 고충전 복합체 제조 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 고분자 수지와 필러 간의 계면 상호작용을 계산과학적으로 분석하여, 최적의 조성 및 공정 조건을 도출하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에 적용 가능한 고성능 방열소재의 상용화에 기여하고 있습니다. 더불어, 본 연구실은 고방열 복합소재의 재활용성에도 주목하고 있습니다. 화학적으로 분해 가능한 고분자 수지를 도입하여, 사용 후에도 필러를 손상 없이 회수하고, 이를 다시 복합소재 제조에 활용할 수 있는 친환경 순환 시스템을 구축하고 있습니다. 이러한 연구는 자원 순환과 환경 보전을 동시에 달성할 수 있는 미래 지향적 소재 기술로 평가받고 있습니다.

본 연구실은 지속 가능한 미래를 위한 재활용 가능 바이오 복합소재의 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 바이오 기반 에폭시, 바이오 폴리우레탄 등 천연 유래 원료를 활용한 고분자 소재를 합성하고, 이들의 기계적·화학적 특성, 생분해성, 재활용성 등을 체계적으로 연구합니다. 특히, 바이오 기반 소재의 고기능화와 고성능화, 그리고 수요형 분해성(필요 시 분해 가능) 구현에 중점을 두고 있습니다. 최근에는 바이오 기반 비트리머(vitrimer)와 같은 동적 공유 결합을 도입한 고분자 시스템을 개발하여, 열가소성과 열경화성의 장점을 동시에 갖는 신개념 복합소재를 제시하고 있습니다. 이러한 소재는 고온에서 재성형 및 재활용이 가능하며, 열전도성, 기계적 강도, 내화학성 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있습니다. 또한, 고분자화학의 심층적 이해를 바탕으로, 분자 구조 설계, 합성, 가공, 분석까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 이와 더불어, 본 연구실은 복합소재의 화학적 재활용 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 고분자 복합소재의 해중합, 산화적 분해, 효소적 분해 등 다양한 친환경 재활용 공정을 연구하며, 실제로 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 고부가가치 복합소재의 효율적 재활용 및 자원화에 성공한 바 있습니다. 이러한 연구는 국내외 학계와 산업계에서 높은 평가를 받고 있으며, 관련 특허와 기술이전, 정부 과제 수행 등으로 이어지고 있습니다.