강상모 연구실
기계공학과
강상모
강상모 연구실은 기계공학과를 기반으로 유체역학, 전산유체역학(CFD), 나노유체역학, 미세유체역학 등 유체 관련 전반적인 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 본 연구실은 전통적인 유체역학 이론과 더불어, 최신 전산해석 기법을 활용하여 다양한 산업 및 첨단 공학 문제를 해결하는 데 주력하고 있습니다. 특히, 원형 실린더, 다수의 구조물, 밸브, 펌프 등 실제 산업 현장에서 사용되는 부품의 유동 특성 해석 및 최적 설계를 통해 제품의 성능 향상과 신뢰성 확보에 기여하고 있습니다.
최근에는 금속 나노입자의 플라스몬 가열에 의한 광열 및 광음향 현상, 그리고 나노유체역학에 대한 연구에 집중하고 있습니다. 나노입자 주변에서 발생하는 국소적 열 및 음향파의 생성, 전파, 그리고 이로 인한 유동장 변화 등을 다중물리 수치해석 기법으로 규명하며, 이를 바이오메디컬 분야의 광열 치료, 광음향 영상, 나노유체 제어 등 다양한 첨단 응용 분야로 확장하고 있습니다. 이러한 연구는 펨토초 레이저, 나노초 레이저 등 다양한 광원 조건에서의 나노입자 응답 해석, 마랑고니 대류, 미세버블 생성 등 미세현상까지 포괄적으로 다루고 있습니다.
또한, 미세유체 및 전기·자기장 기반 유동 제어 분야에서도 활발한 연구가 이루어지고 있습니다. 마이크로채널 내 전기삼투 유동, 유전영동, 자기입자 기반 혼합 등 다양한 미세유체 현상을 수치적으로 해석하고, 실험적으로 검증함으로써 바이오칩, 랩온어칩, 미세혼합기 등 첨단 미세유체 소자의 설계 및 최적화에 기여하고 있습니다. 이와 함께, 다양한 전극 패턴, 표면 구조, 입자 배열 등을 적용한 미세유체 소자의 유동 및 혼합 성능 평가, 자기장 기반 미세입자 제어, 전기장 기반 입자 집속 및 분리 등 다양한 응용 연구도 진행 중입니다.
본 연구실은 다수의 국가 연구과제, 산학협력 프로젝트, 특허 출원 및 기술이전 등을 통해 연구 성과의 실용화와 산업적 파급효과를 극대화하고 있습니다. 국내외 유수 학술지 및 국제학술대회에서 활발히 연구 결과를 발표하며, 기계공학 및 유체역학 분야의 학문적·기술적 발전에 크게 기여하고 있습니다.
이처럼 강상모 연구실은 이론, 수치해석, 실험, 응용을 아우르는 종합적 연구 역량을 바탕으로, 미래 유체공학 및 나노·미세유체 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 앞으로도 첨단 융합기술 개발과 실용화에 앞장서며, 학문적 깊이와 산업적 가치를 동시에 추구하는 연구실로 성장해 나갈 것입니다.
유체역학 및 전산유체역학(CFD) 연구
본 연구실은 유체역학 및 전산유체역학(CFD)을 기반으로 다양한 유동 현상에 대한 이론적, 수치적, 실험적 연구를 수행하고 있습니다. 유체역학은 기계공학의 핵심 분야 중 하나로, 본 연구실에서는 원형 실린더, 다수의 물체, 밸브, 펌프 등 다양한 구조물 주위의 유동 특성 해석과 제어에 관한 연구를 진행해왔습니다. 특히, 전산유체역학 기법을 활용하여 복잡한 유동장 내에서의 압력 분포, 속도장, 와류 구조 등을 정밀하게 예측하고, 실험적 결과와의 비교를 통해 모델의 신뢰성을 확보하고 있습니다.
이러한 연구는 산업 현장에서의 다양한 응용으로 이어지고 있습니다. 예를 들어, 선박용 스트레이너, 버터플라이 밸브, 안전 릴리프밸브 등 실제 산업용 부품의 유동 특성 해석 및 최적 설계를 통해 제품의 성능과 신뢰성을 높이고 있습니다. 또한, 마이크로채널, 미세유체소자 등 미세유동 분야에서도 CFD 해석을 적용하여 미세 혼합, 전기삼투 유동, 입자 거동 등 다양한 현상을 규명하고 있습니다.
본 연구실의 유체역학 연구는 단순한 이론적 접근을 넘어 실제 산업 문제 해결에 초점을 맞추고 있습니다. 이를 위해 다양한 수치해석 기법(유한차분법, 유한요소법, 격자 볼츠만법 등)과 실험적 검증을 병행하며, 최신 컴퓨팅 자원을 활용한 대규모 시뮬레이션도 적극적으로 수행하고 있습니다. 이러한 노력을 통해 국내외 학술지 및 학회에서 다수의 논문과 특허를 발표하며, 기계공학 및 유체역학 분야의 발전에 기여하고 있습니다.
광열 및 광음향 현상, 나노유체역학 연구
최근 본 연구실은 금속 나노입자의 플라스몬 가열에 의한 광열 및 광음향 현상, 그리고 나노유체역학에 대한 연구를 집중적으로 수행하고 있습니다. 금속 나노입자는 외부에서 가해지는 레이저 광에 의해 플라스몬 공명 현상을 일으키며, 이 과정에서 발생하는 국소적 열과 음향파를 정밀하게 해석하는 것이 주요 연구 주제입니다. 이를 위해 Maxwell 방정식, 열전도 방정식, 음향파 방정식 등을 결합한 다중물리 수치해석 기법을 개발하고, 다양한 나노구조(코어-쉘, 다층구조 등)에 대한 광열 및 광음향 반응을 예측하고 있습니다.
이러한 연구는 바이오메디컬 분야, 예를 들어 광열 치료, 광음향 영상, 나노유체 제어 등 다양한 첨단 응용 분야로 확장되고 있습니다. 본 연구실은 펨토초 레이저, 나노초 레이저 등 다양한 광원 조건에서 나노입자의 열적·음향적 응답을 분석하고, 이를 기반으로 효율적인 에너지 전달 및 진단·치료 기술 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 나노입자 주변의 유동장 변화, 마랑고니 대류, 미세버블 생성 등 나노유체역학적 현상도 심도 있게 연구하고 있습니다.
이 분야의 연구는 수치해석뿐만 아니라 실험적 검증, 이론적 모델링, 그리고 실제 의료·공학적 응용까지 포괄적으로 이루어지고 있습니다. 본 연구실은 한국연구재단 등 다양한 국가 연구과제를 수행하며, 국내외 유수 학술지에 관련 논문을 발표하고, 국제학술대회에서 활발히 연구 성과를 공유하고 있습니다. 이를 통해 나노기반 광열·광음향 기술의 이론적 토대와 실용적 응용을 동시에 선도하고 있습니다.
미세유체 및 전기·자기장 기반 유동 제어 연구
본 연구실은 미세유체역학 및 전기·자기장 기반 유동 제어 분야에서도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 마이크로채널 내에서의 전기삼투 유동, 유전영동(DEP), 전기삼투 혼합, 자기입자 기반 혼합 등 다양한 미세유체 현상을 수치적으로 해석하고, 실험적으로 검증하는 연구를 지속해왔습니다. 특히, Poisson-Nernst-Planck 방정식, Navier-Stokes 방정식, Maxwell 방정식 등을 결합한 다중물리 해석을 통해 미세유체 내 이온 이동, 전기장 분포, 유동장 특성 등을 정밀하게 예측하고 있습니다.
이러한 연구는 바이오칩, 랩온어칩, 미세혼합기 등 첨단 미세유체 소자 설계 및 최적화에 직접적으로 활용되고 있습니다. 본 연구실은 다양한 전극 패턴, 표면 구조, 입자 배열 등을 적용한 미세유체 소자의 유동 및 혼합 성능을 평가하고, 실제 실험을 통해 이론적 예측의 타당성을 검증하고 있습니다. 또한, 자기장 기반 미세입자 제어, 전기장 기반 입자 집속 및 분리 등 다양한 응용 연구도 활발히 진행 중입니다.
이 분야의 연구는 미세유체 소자의 성능 향상뿐만 아니라, 바이오센서, 진단기기, 환경 모니터링 등 다양한 산업·의료 분야로의 확장 가능성을 가지고 있습니다. 본 연구실은 관련 특허 출원 및 기술이전, 산학협력 프로젝트 등을 통해 연구 성과의 실용화에도 적극적으로 기여하고 있습니다.
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Thermal dynamics of gold nanoshell dimers under femtosecond laser pulse irradiation: A numerical approach
강상모, 조슈아 페르난데스
International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering, 2023
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Thermal-Induced Convective Flow around Core-Shell Gold Nanodimers under Continuous-Wave Laser Irradiation: Implications for Nanofluidics
강상모, 조슈아 페르난데스
ACS APPLIED NANO MATERIALS, 2023
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Inertial migration of cylindrical particle in stepped channel - A numerical study
R. Maniyeri, M.P. Neeraj, 강상모
Recent Trends in Fluid Dynamic Research, 2022
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[4차년도]금속 나노입자의 플라스몬 가열에 의한 광열 및 광음향 현상과 그 응용에 관한 수치연구
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[3차년도]금속 나노입자의 플라스몬 가열에 의한 광열 및 광음향 현상과 그 응용에 관한 수치연구
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[2차년도]금속 나노입자의 플라스몬 가열에 의한 광열 및 광음향 현상과 그 응용에 관한 수치연구