본 연구 주제는 Directed Energy Deposition(DED), Laser Powder Bed Fusion(PBF) 등 금속 적층제조 공정에서 형성되는 미세조직, 결함, 잔류응력의 발생 메커니즘을 규명하고 이를 제어하는 데 초점을 둔다. 연구실은 단일 비드 적층부터 다중 소재 적층, 금형강·Inconel 계열·Ti 합금과 같은 다양한 공업용 금속 재료까지 폭넓게 다루며, 공정 중 열이력과 응고 거동이 최종 기계적 성질에 어떻게 연결되는지를 체계적으로 분석한다. 특히 적층 공정에서 흔히 발생하는 기공, 균열, 비등축 결정립 성장 문제를 재료학적 관점에서 해석하는 것이 핵심이다. 이를 위해 유한요소해석 기반의 열-응력 전산모사와 실제 미세조직 분석을 결합하는 접근을 사용한다. 적층 중 점진적 응고에 따른 잔류응력 형성, 다중재료 적층 시 계면 근처의 응력 집중, 공정 변수 변화에 따른 용융풀 형상과 응고조직의 차이 등을 수치해석으로 예측하고, EBSD 및 미세조직 관찰을 통해 이를 검증한다. 또한 Inconel 718, IN625, 공구강, Fe-Si 합금 등에서 결정립 미세화, 등축정 형성, 재결정 구동력 변화, strain age cracking 완화와 같은 현상을 정밀하게 연구하여 공정-조직-물성 상관관계를 확립하고 있다. 이 연구는 고신뢰성 부품 제작이 필요한 항공우주, 금형, 에너지, 조선해양 분야에서 매우 중요하다. 적층제조는 자유도가 높지만 품질 재현성이 관건이므로, 잔류응력과 결함을 예측·저감하는 기술은 산업적 파급력이 크다. 연구실의 성과는 금속분말 국산화, 이종금속 적층제조, 초내열 합금 데이터 기반 설계와도 연결되며, 장기적으로는 고성능 적층소재의 설계 자동화와 공정 최적화, 산업 현장 적용성 향상으로 이어질 수 있다.

본 연구 주제는 금속 및 합금의 재료강도, 소성변형, 상변태, 확산 현상을 원자 수준에서 이해하고 예측하는 데 중점을 둔다. 연구실은 재료의 기계적 성질이 전위, 결정쌍정, 결정립계, 원자 확산, 상 안정성과 같은 미시적 인자에 의해 결정된다는 점에 주목하며, 나노기둥 변형, 형상기억합금의 거동, 금속간화합물의 확산 특성 등 기초적이면서도 응용성이 높은 주제를 다룬다. 이러한 연구는 단순한 물성 측정을 넘어서, 재료 내부에서 실제로 어떤 구조 변화가 일어나는지를 근본적으로 설명하는 데 목적이 있다. 구체적으로 연구실은 분자동역학, 원자론 시뮬레이션, 변형이론 기반 해석을 통해 단결정 및 쌍정 결정 구조에서의 전위 거동, 항복과 소성변형 메커니즘, Nb3Sn과 같은 금속간화합물의 확산 경로와 속도, AuTi 고온 형상기억합금의 마르텐사이트 변태 및 가역 변형 특성을 탐구한다. 이러한 접근은 실험적으로 직접 관찰하기 어려운 초미세 영역의 거동을 해석하는 데 강점을 가지며, 나노구조 재료나 극한 환경용 소재의 설계 원리를 제공한다. 또한 고망간강, 석출강화 합금 등 실제 공업재료의 강화기구와 항복강도 예측에도 연결되어 기초와 응용을 아우르는 연구 체계를 형성한다. 이 연구의 중요성은 차세대 고강도·고내열·고기능 금속소재 개발의 과학적 기반을 제공한다는 점에 있다. 원자론 해석을 통해 얻어진 지식은 합금 조성 설계, 열처리 조건 최적화, 나노구조 제어, 수소취성 및 균열 저항 향상 같은 실용 문제 해결로 확장될 수 있다. 결과적으로 연구실은 전산모사를 기반으로 재료의 성능 한계를 이해하고, 이를 실제 산업 소재 설계로 연결하는 재료역학 연구를 수행하고 있다.

본 연구 주제는 산업 현장에서 요구되는 고강도, 고경도, 고내열, 고내식 특성을 만족하는 금속소재와 합금을 개발하는 것이다. 연구실은 팔라듐 저감형 합금 와이어, 초내열 비철 금속소재, 고망간강, 마그네슘 합금, 9% 니켈강, 금형강 등 다양한 시스템을 대상으로 미세조직 제어와 성능 향상 전략을 탐색한다. 단순히 새로운 조성을 제안하는 데 그치지 않고, 제조성·양산성·국산화 가능성까지 고려한 응용 중심 연구를 수행한다는 점이 특징이다. 연구 방법은 합금 조성 설계, 응고 및 석출 거동 분석, 후열처리 조건 최적화, 기계적 특성 및 자기적 특성 평가, 부식 및 내마모 특성 분석 등으로 구성된다. 예를 들어 포고핀 플런저용 팔라듐 합금 와이어 개발에서는 고경도와 직선화, 재생 잉곳 활용성까지 고려한 소재 개발이 이루어지고 있으며, 항공우주용 초내열 비철 금속소재 연구에서는 인공지능과 데이터 기반 접근을 결합하여 고온 기계적 물성과 내산화성을 갖는 합금 설계 기반을 구축하고 있다. 또한 전해도금 장치 및 표면개질 관련 특허를 통해 재료 표면 기능 향상과 공정 장비 기술까지 연구 범위를 확장하고 있다. 이러한 연구는 전자부품, 항공우주, 에너지, 수소시스템, 자동차, 금형 산업 등 다양한 분야의 핵심 부품 경쟁력과 직결된다. 특히 희소금속 사용 저감, 국산화, 공정 효율 향상, 신뢰성 확보는 국내 제조업의 전략적 과제와 맞닿아 있다. 연구실은 재료 설계부터 공정 개발, 성능 평가, 산업 협력까지 이어지는 전주기 연구를 통해 실용적 파급력이 큰 신소재 개발 역량을 축적하고 있다.