이 연구실의 핵심 축 가운데 하나는 유기 반도체 소자의 성능을 좌우하는 계면과 표면을 정밀하게 설계하는 것이다. 특히 유기 반도체 박막과 절연층, 전극, 자기조립단분자막(SAM) 사이의 상호작용이 분자 배열, 결정 성장, 전하 이동도, 문턱전압, 안정성에 미치는 영향을 체계적으로 분석하며, 이를 바탕으로 고성능 유기 전계효과 트랜지스터(OFET) 구현 전략을 제시한다. 대표 논문과 학술발표에서 반복적으로 나타나는 주제는 반도체-절연체 계면 제어, 전하 주입·추출 최적화, 접촉저항 저감, 표면에너지 조절, 이종계면 다중 제어 등으로, 연구실의 정체성이 계면 기반 소자 공학에 깊게 놓여 있음을 보여준다. 이 연구에서는 유기 반도체의 박막 형성 과정과 결정성 향상을 위해 표면처리, 블렌드 구조 설계, 상분리 제어, buried electrode 구조, interlayer 형성, dielectric polymer의 입체구조 조절 등 다양한 방법론을 활용한다. 반도체/유전체 블렌드를 이용한 전소액 공정 트랜지스터, 표면 기능기와 SAM 구조가 펜타센 및 고분자 반도체 성장에 미치는 영향, 전하 트래핑 및 gate-bias 안정성 제어에 관한 연구는 소자 특성과 공정 조건을 정밀하게 연결하는 사례다. 최근 과제로는 유기 이종계면 다중제어를 통해 부성미분저항 특성을 갖는 다진법 유기트랜지스터와 논리회로를 구현하려는 시도가 포함되어 있어, 단순 소자 성능 향상을 넘어 회로 수준의 기능 구현으로 확장되고 있다. 이러한 연구는 차세대 저전력, 대면적, 유연 전자소자 개발에 직접적으로 연결된다. 실리콘 기반 공정이 어려운 웨어러블 전자, 저비용 센서, 인쇄회로, 플렉시블 디스플레이 구동 소자 등에 유기 트랜지스터를 적용하기 위해서는 계면 안정성과 재현성이 필수적인데, 연구실은 바로 이 병목 지점을 다루고 있다. 궁극적으로는 계면 설계를 통해 전기적 성능뿐 아니라 기계적 유연성, 공정 적합성, 환경 친화성까지 동시에 확보하는 방향으로 연구가 진화하고 있으며, 이는 차세대 반도체 소재·부품·장비 분야와도 긴밀하게 맞닿아 있다.

이 연구실은 용액공정과 인쇄기술을 활용해 유기 전자소자를 간단하고 대면적이며 저비용으로 제조하는 기술을 꾸준히 발전시켜 왔다. 특히 capillary pen drawing, pen printing, ultrasonic spray coating과 같은 공정 기술을 이용하여 복잡한 진공 미세공정 없이도 유기 트랜지스터와 유연 전자소자를 제작하는 데 강점을 보인다. 이는 대량생산성과 패터닝 자유도, 다양한 기판 적용성 측면에서 큰 장점이 있으며, 연구실의 주요 논문과 다수의 학회 발표에서 일관되게 강조되는 주제다. 세부적으로는 용해성 유기 재료의 모세관 현상을 이용한 직접 패터닝, 반도체/유전체 블렌드의 수직 상분리 활용, 친환경 수계 에멀전화 기반 고분자 반도체 공정, 계면활성제 제거를 통한 성능 개선, 인쇄기술을 적용한 이종접합 논리소자 개발 등이 포함된다. 최근에는 인쇄기술을 적용한 다진법 논리회로, 2차원 전이금속 디칼코게나이드 초박막 소재를 이용한 인쇄형 이종접합 소자, 친환경 수계 공정을 적용한 OFET 연구까지 확장되며, 공정 혁신과 소재 혁신을 동시에 추구하고 있다. 이러한 방향은 기판의 종류, 소자 크기, 공정 온도, 잉크 물성 등 실제 제조 환경에서 중요한 변수들을 연구 대상으로 포괄한다. 이 연구 주제는 차세대 유연 디스플레이, 스마트 라벨, 웨어러블 전자, 저가형 센서 네트워크, 대면적 로직 소자와 같은 응용에 매우 적합하다. 인쇄전자 기술은 소자의 기계적 유연성과 생산 공정의 단순성을 동시에 확보할 수 있어 산업적 파급력이 크며, 연구실은 기초적인 유기 반도체 박막 형성 메커니즘에서부터 실제 패터닝 기술, 회로 구현 가능성까지 연결하는 연구 포트폴리오를 갖추고 있다. 따라서 이 연구는 실험실 수준의 소자 제작을 넘어, 상용화를 고려한 제조 플랫폼 연구라는 점에서 높은 가치가 있다.

이 연구실은 고분자공학과 계면공학의 강점을 바탕으로 압력, 변형, 화학 신호를 동시에 또는 선택적으로 감지할 수 있는 유연 스마트센서를 개발하고 있다. 연구 주제는 전자피부(e-skin), 스마트 텍스타일, 웨어러블 헬스케어와 밀접하게 연결되며, 스트레인 센서, 압력 센서, 화학 센서, 포도당 센서, 가스 감지 센서 등으로 폭넓게 전개된다. 학술발표와 특허를 보면 다층 구조 스트레인 센서, 자가치유 전도성 하이드로겔 점착제, 교차형 전극 기반 포도당 센서, VOC 흡착 필터 파과 감지 시스템 등 실제 응용을 겨냥한 연구가 활발하다. 기술적으로는 신축성 고분자와 탄소소재의 복합화, 하이드로겔 기반 전도성 네트워크 형성, 수소결합 재구성 기반 프린터블 잉크 제조, 나노패턴 엘라스토머 및 더블헬릭스 구조 설계, piezoelectric 복합 나노섬유 활용, 유기 트랜지스터 기반 센싱 플랫폼 구축 등 다양한 접근을 사용한다. 특히 단순히 센서를 만드는 데 그치지 않고, 히스테리시스 저감, 선형성 향상, 신뢰성 개선, 자기치유성 부여, 건조 저항성 향상, 다중신호 분리 감지와 같은 실제 사용환경에서 중요한 성능 요소를 개선하는 방향이 두드러진다. 또한 압력-변형-화학의 외부환경 변화를 인공신경 모사 방식으로 인식하는 다기능 스마트센서 과제는 센서 집적과 지능형 신호 해석의 가능성도 보여준다. 이러한 연구는 의료 모니터링, 재활 보조, 인간-기계 인터페이스, 산업 안전, 환경 감시 등 여러 분야로 확장될 수 있다. 비침습형 혈당센서 개발과 피부 부착형 통합센서 플랫폼은 보건의료 응용 가능성을 높이고, 섬유형 멀티모달 센서와 스마트 텍스타일 연구는 일상생활 속 웨어러블 전자 구현에 적합하다. 결과적으로 연구실은 고분자 기반 복합소재 설계, 유연 기계구조 설계, 전기적 신호 변환 메커니즘을 통합하여 차세대 스마트센서 플랫폼을 구축하고 있다.

연구실의 또 다른 중요한 방향은 고분자 기반 기능성 코팅과 복합재료를 이용하여 열관리, 접착, 내구성, 광학 특성을 동시에 향상시키는 것이다. 최근 수행 과제들을 보면 전기·전자 히트싱크용 금속-방열수지간 프라이머 코팅 기술, 대형 OLED TV용 고효율 방열도료 및 방열시트, 미끄럼 방지용 고마찰성 에폭시 도료, 투명 전도성 점착제, LiDAR 검출이 가능한 고근적외 반사 흑색 소재 등이 포함되어 있다. 이는 연구실이 전자소자용 기능성 계면뿐 아니라 산업용 표면 코팅과 첨단 복합재 설계까지 연구 범위를 넓히고 있음을 시사한다. 세부 기술로는 열전도 필러의 구조 제어, 고분자-나노코팅 복합화, 알루미늄 나이트라이드 표면처리, 우레탄 및 에폭시 기반 바인더 설계, 산화그래핀과 이온성 액체를 활용한 전도성 점착제 개발, 패럴린 코팅을 통한 내구성 및 계면 안정성 향상 등이 확인된다. LiDAR 검출용 다크톤 소재 연구에서는 근적외 반사율과 흑색도를 동시에 만족시키는 안료 및 코팅 설계가 핵심이며, 이는 자율주행 센서 인식 성능과 직결된다. 즉, 연구실은 열, 빛, 접착, 기계적 마찰, 전기전도성 같은 서로 다른 기능을 계면·표면 설계와 고분자 복합화 전략으로 통합하고 있다. 이 연구는 디스플레이, 차량, 반도체 패키징, 산업안전, 스마트 모빌리티 분야에서 실질적 파급효과가 크다. 방열 기술은 고집적 전자기기의 성능과 수명에 직접 영향을 주고, 프라이머 및 점착 소재는 이종 소재 접합에서 핵심 역할을 한다. 또한 고마찰성 코팅과 LiDAR 대응 소재는 안전성과 센서 인식성을 동시에 향상시키는 산업적 요구를 반영한다. 따라서 연구실의 기능성 코팅 연구는 단순 소재 합성을 넘어, 실제 산업 시스템에 필요한 다기능 표면 솔루션을 제공하는 응용지향형 재료공학 연구로 평가할 수 있다.