Composites & Mechanics Lab(복합재 및 역학 연구실)은 기계공학 기반의 융합적 연구를 통해 금속, 유기/고분자 구조재료, 섬유강화 복합재, 첨단 섬유/텍스타일, 나노카본 소재 등 다양한 비탄성 재료의 역학적 거동과 기능성 구현을 선도하고 있습니다. 본 연구실은 구성방정식 모델링, 성형성 및 스프링백 예측, 최적 성형 공정 설계 등 복합재의 구조적·기능적 성능 향상을 위한 이론적·실험적 연구를 폭넓게 수행하고 있습니다.
특히, 텍스타일 복합재 및 나노복합재의 비선형, 비등방성, 결합 거동을 정밀하게 해석하기 위한 다중 스케일 모델링과 유한요소해석(FEM) 기반의 시뮬레이션 기술을 개발하고 있습니다. 이를 바탕으로 자동차, 항공우주, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 경량화 및 고기능화 구조 부품의 신뢰성 향상과 생산성 증대에 기여하고 있습니다.
또한, 나노카본(그래핀, CNT 등) 및 유기/무기 하이브리드 소재의 표면 및 계면 제어를 통한 기능성 복합재 개발에도 주력하고 있습니다. 카테콜아민(도파민) 기반의 생체모사 화학을 활용하여 섬유 및 나노소재의 계면 특성을 극대화하고, 이를 통해 고습윤성, 고접착성, 다기능성을 구현합니다. 이러한 계면 제어 기술은 에너지 저장 전극, 유연 전자소자, 센서 등 다양한 첨단 응용 분야에 적용되고 있습니다.
연구실은 3차원 다공성 나노카본 구조체, 그래핀/금속 나노입자 하이브리드, 폴리도파민 코팅 등 혁신적 합성 및 조립 기술을 바탕으로, 스트레처블 와이어형 슈퍼커패시터, 텍스타일 기반 유연 전자소자, 광센서, 바이오센서 등 차세대 웨어러블 및 에너지 소자 개발에 앞장서고 있습니다. 또한, 고온·극저온·우주·심해 등 극한 환경에서 사용 가능한 고기능성 복합재료의 개발도 활발히 이루어지고 있습니다.
이와 같은 연구는 국내외 산학연 협력 및 다수의 특허·논문·기술이전 성과로 이어지고 있으며, 미래 에너지, 스마트 섬유, 환경·바이오 센서 등 다양한 산업 분야에서의 혁신적 응용이 기대됩니다. COMEL은 복합재 및 역학 분야의 학술적·산업적 발전을 선도하는 연구실로, 차세대 소재 및 시스템 개발을 위한 창의적이고 도전적인 연구를 지속적으로 수행하고 있습니다.
본 연구실은 섬유강화 복합재 및 나노복합재의 역학적 거동을 정밀하게 해석하고 예측하기 위한 다양한 모델링 기법을 개발하고 있습니다. 특히, 텍스타일 복합재, 열가소성/열경화성 복합재, 그리고 다기능성 마이크로/나노 복합재의 비선형, 비등방성, 결합 거동을 다루는 구성방정식 개발에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 복합재의 성형성, 스프링백, 최적 성형 공정 설계 등 실제 산업 현장에서 요구되는 다양한 문제를 해결하고자 합니다.
이러한 연구는 실험적 특성 평가와 유한요소해석(FEM) 기반의 수치 시뮬레이션을 병행하여 진행되며, 자동차, 항공우주, 에너지 등 다양한 분야의 구조용 경량화 및 고기능화에 기여하고 있습니다. 특히, 텍스타일 프리폼, 프리프레그, 시트 메탈 등 다양한 소재와 공정 조건에서의 성형 거동을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 이상 성형 이론 및 역설계 기법을 적용하여 최적의 초기 형상과 공정 조건을 도출합니다.
이 연구를 통해 개발된 모델과 설계 기술은 실제 산업체와의 협력 프로젝트 및 국가 연구과제에 적용되어, 고성능 복합재 부품의 신뢰성 향상과 생산성 증대에 크게 기여하고 있습니다. 또한, 차세대 복합재 설계 및 제조 기술의 선도적 발전을 이끌고 있으며, 관련 분야의 학술적·산업적 파급효과가 매우 큽니다.
기능성 나노카본 및 유기/무기 하이브리드 소재 개발과 에너지·센서 응용
본 연구실은 나노카본(그래핀, CNT 등) 및 유기/무기 하이브리드 소재의 표면 및 계면 제어를 통한 기능성 복합재 개발에 주력하고 있습니다. 카테콜아민(도파민) 기반의 생체모사 화학을 활용하여 섬유 및 나노소재의 계면 특성을 극대화하고, 이를 통해 고습윤성, 고접착성, 다기능성을 구현합니다. 이러한 계면 제어 기술은 섬유/매트릭스 계면 강화, 전기화학적 에너지 저장 전극, 고성능 센서 등 다양한 응용 분야에 적용되고 있습니다.
특히, 3차원 다공성 나노카본 구조체, 그래핀/금속 나노입자 하이브리드, 폴리도파민 코팅 등 혁신적 합성 및 조립 기술을 바탕으로, 스트레처블 와이어형 슈퍼커패시터, 텍스타일 기반 유연 전자소자, 광센서, 바이오센서 등 차세대 웨어러블 및 에너지 소자 개발에 앞장서고 있습니다. 또한, 고온·극저온·우주·심해 등 극한 환경에서 사용 가능한 고기능성 복합재료의 개발도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 소재의 기본 물성 향상뿐만 아니라, 실제 응용을 위한 시스템 통합 및 대면적 공정 기술까지 포괄하며, 국내외 산학연 협력 및 다수의 특허·논문·기술이전 성과로 이어지고 있습니다. 미래 에너지, 스마트 섬유, 환경·바이오 센서 등 다양한 산업 분야에서의 혁신적 응용이 기대됩니다.
