[연구분야]
1. 고출력 연료전지 시스템 개발
2. 잠수함용 연료전지 시스템 개발
3. 바나듐 흐름전지 시스템 개발
4. 연료전지의 폐열 회수를 위한 하이브리드 시스템 개발
5. 연료전지 자동차 및 전기차 열관리 시스템 개발

[진행 프로젝트]
연료전지 - 흡수식 냉동 장치 하이브리드 시스템 개발, 바나듐 흐름 전지 모델 개발, 모터 열관리, 잠수함용 연료전지 시스템 개발

본 연구실은 광학, 생물학, 기계공학 그리고 에너지 분야에서 다양하게 활용되는 마이크로/나노 구조물의 신개념 제조공정을 개발하는 연구를 수행한다. 

[주요 제작 공정 기술] 

나노 복제공정, 나노임프린팅 (폴리머 및 유리소재) 신개념 나노구조 제작공정(회전경사증착(GLAD) 및 비정질 탄소 구조) 전통적인 마이크로/나노 패터닝 공정 (포토리소그래피, 식각 등) 

[주요 응용 분야] 

마이크로/나노 광소자 (LED, 디스플레이, 태양전지, 광자 IC 등) 바이오칩, 바이오센서, 랩온어칩, 화학 센서 차세대 에너지 소자 (태양전지, 연료전지 등)

본 연구실은 기계적 성질이 뛰어나며 안정성과 내구성이 높은 세계적 수준의 기능성 바이오-나노 복합체 개발에 중점을 두고 있음. 다양한 유형의 기계적으로 견고하고 유연하며 빠른 응답성, 전도성, 투명성 및 재구성 가능한 바이오 나노 복합체를 만들기 위한 중요한 설계인자를 나노 역학 및 계면 공학적 개념을 활용하여 도출해 내고 그것을 바탕으로 기계적으로 견고한 기능성 바이오 나노 복합체의 개발에 대한 연구를 수행하고 있음. 바이오-나노 복합체를 기반으로한 기계적으로 견고한 웨어러블 전자 소재, 바이오-메디컬 응용 소재, 그리고 에너지 디바이스 전극 소재 등의 마이크로/나노 디바이스에 대한 설계, 제조 및 특성 분석에 대한 연구를 수행하고 있음.

본 연구실에서는 마이크로시스템 패키징 및 마이크로-나노버블 과학에 관한 기초 연구 및 응용연구를 수행한다. 마이크로시스템 패키징 연구분야는 전자재료(Pb-free solder, 도전성접착제 등), 마이크로 전자패키징 공정(BGA, Flip chip,3-D 패키지 등), 해석 및 신뢰성평가 연구를 수행한다. 또한, 마이크로-나노버블 과학 연구분야는 마이크로-나노버블의 제조 기법, 특성평가 및 장비개발을 수행한다. 또한, 나노버블을 이용한 물, 연료, 우레아, 세포배양액, 배양기법, 농수산, 세정기법에 대한 다양한 분야의 응용연구를 수행한다. 우리 마이크로시스템 연구실은 창의적인 아이디어와 연구개발을 통해 미래 첨단 공학을 이끌어 갈 것이다.

본 연구실에서는 연소시스템에 대한 유동 및 열전달 특성과 복사에너지전달 및 적외선 특성을 연구하고 있다. 세부 연구분야를 살펴보면 비회색 가스복사, 비등방 산란, 적외선 특성 연구와 연소기 및 연소로의 열전달 특성연구(CFD & Thermal modeling) 및 연소로내의 가스-입자 또는 증발관내의 물-증기 이상유동/열전달 모델링, 에너지 시스템의 시뮬레이션 연구가 있다. 

[진행중인 수행과제]

￭ KAIST연소기술 연구센터의 세부과제로 산화제 성분에 따른 연소 및 복사열전달의 상관관계 특성연구를 수행하고 있다.

￭ 국방과학연구소 주관 KAIST 영상특화센터 세부과제로 모델링 및 실측에 의한 표면온도 해석기법에 대한 S/W를 개발 중에 있다. 

￭ 건설교통부 R&D 지원으로 지하공간 환경조성 및 방재기술연구사업단 관련 연구과제로 도시철도의 환기 및 화재 안전에 대한 연구를 수행하고 있다.

￭ 도시철도 지하역사의 화재안전 설계 기술과 설비 등을 분석하고 지하역사의 공기유동 및 화재 시뮬레이션(FDS & Fluent)을 수행하여 화재 발생시 연기 유동 현상에 대한 파라미터의 영향을 연구하고자 한다.

￭ Control Theory for Large-scale Complex Systems

￭ System Identification and Modeling

￭ Intelligent Optimization and its Application to Controller Design

￭ Coordination and Cooperative Control of Multi-robot Systems

￭ Control Theoretic Approach for Studying Systems Biology

인공지능을 이용하여 복장한 신호를 디코딩하고 이를 이용하여 기계시스템 성능을 향상시키는 연구를 수행함.

[연구분야]

1. 딥러닝 기반 생체 신호 분석 (근육신호, 촉감신호, 보행분석 등)

2. 시스템 제어용 실시간 딥러닝 추론 시스템

3. 비젼 기반 드론 자율주행 시스템

4. 인간-컴퓨터 인터페이스

￭ 마이크로 유체를 이용하여 바이오 분야 (Lab-on-a-Chip 활용)과 에너지 (마이크로 연료전지, Microfluidic fuel cell, MFFC) 분야를 연구하고 있습니다. 

￭ 바이오 응용분야로 마이크로 유체칩을 개발하고 여기에 배양되는 세포에 다양한 기계적, 화학적 자극을 가하여 세포의 특성을 알아내는 연구를 수행합니다. 

￭ 마이크로 칩 기술을 활용하여 삼투압을 이용한 무동력 초소형 연료전지를 개발합니다. 최근에는 연구실이 보유한 앞선 컴퓨터 유동해석 기술을 바탕으로 터빈 블레이드 연구를 수행하고 있습니다.

동역학 및 기계진동학을 기반으로 이들의 기계적 응용분야들에 대한 동적 거동 연구를 수행함.

[연구분야]
1. 에너지 하베스터
2. 진동에너지 응용기술
3. 풍력에너지 응용기술
4. 트라이볼로지

[진행 프로젝트]
풍력에너지를 이용한 에너지 하베스터, 자동차용 초소형 전자장비의 방진 마운트 설계, 표면파 진동을 이용한 온도챔버의 디프로스팅 기술개발

최근 첨단 기계장비 및 전기 전자, 통신분야의 부품과 장비는 경박, 단소화, 고기능화, 친환경 소재 및 공정의 간소화가 요구 되고 있다. 따라서 본 연구실에서는 스마트폰을 포함한 고부가가치 부품, 제품의 재료선정, 회로설계를 위한 최적 제조공정과 신뢰성 평가를 수행하고 있다. 초기특성평가 방법으로는 인장, 전단강도 및 Peel 실험등의 기계적 특성평가방법을 수행하고, 장기신뢰성평가방법으로는 열충격, 열피로, 마이그레이션(Migration) 및 시효(Aging)실험을 통한 전기, 화학, 야금학적인 평가시험을 통해 고부가제품의 수명 및 장기 신뢰성평가에 대한 연구를 하고 있다. 또한 각종 재료 물성치에 따른 해석과 실험을 수행하여 제품의 품질평가와 수명예측을 수행함과 동시에 품질의 안정성, 재현성이 보장된 고부가가치 제품 확보를 위한 기초 및 기반 실험을 수행하고 있다.

[대표적 연구]
￭ 무연솔더(Lead-free Solder)를 이용한 접합부의 신뢰성 평가에 관한 연구와 마이크로시스템패키징

￭ 자동차 전장부품의 신뢰성평가

￭ 친환경 소재를 이용한 이종재료 접합부의 수명평가

￭ 테르밋용접(Thermit welding)의 원리 및 야금학적 특성평가에 관한 연구

￭ 태양광 소자를 이용한 집광모듈 접합부의 특성평가 및 수명예측

￭ 언더필 대체 에폭시솔더/플럭스 공법개발

￭ 그래핀 소재를 이용한 차폐회로제품의 특성 및 신뢰성평가

본 연구실에서는 로봇 구동부에 들어가는 중요 핵심 부품인 로봇용 감속기의 설계와 해석을 연구하고 있다. 이 외에도 산업용으로 쓰이고 있는 전동지게차구동부 (모터+ 감속기 + 제어기)를 개발하여 산업용으로 쓰이고 있다. 본 연구실에서는 주로 산업에서 중요한 부분인 구동부의 설계와 더불어 제작까지 하고 있으며 그 동안 이 실험실을 통하여 창업한 ㈜제이파워텍에서는 전동휠체어를 개발하여 우리나라 시장의 90% 이상을 차지하고 있다. 또한 오세훈 교수가 직접 창업한 ㈜엠파워텍은 벤처기업으로 지정을 받았고 전기 자전거를 생산하여 전국에 판매도 이루어 지고 있다. 초중고 실용화 대전에서 대상을 받기도 하였다. 로봇공학 연구실에서는 기어 설계도 배우고 있다. 현장에서 꼭 필요한 기어의 강도 평가와 치형을 설계법을 공부한다. 앞으로 창업에 필요한 여러 가지도 공부할 수 있는 연구실이다.

본 연구실은 나노소재(양자점, 나노와이어, 2차원 소재 등)의 기계역학적 특성을 이해하고, 이를 응용한 새로운 기능의 다차원 나노복합소자 디자인 및 제조 연구를 진행한다. 또한, 나노소재를 활용한 초미세 규모의 공정 개발 및 응용을 통해, 차세대 반도체 프로세서 및 나노 기전시스템과 같은 다기능성 나노복합소자의 구현을 목표로 한다.

[연구분야]

1. 2차원 나노소재(그래핀 등)기반 복합소자 역학특성 및 기능성 연구

2. 다차원 나노복합소재의 설계, 생산, 기능성 디자인

3. 나노소재 및 공정을 활용한 차세대 반도체 소자 및 나노기전시스템 공정 개발

전산유체역학을 이용하여 화재 및 열/유동을 해석하는 연구를 수행한다.

[연구분야]

1. 전산유체역학 (CFD: Computational Fluid Dynamics)
2. 화재역학 (Fire dynamics)
3. 제연 (Smoke control)
4. 피난 (Evacuation)
5. 생체공학 (Bio-medical engineering)

[연구분야]

1. 드론, 모빌리티 및 항공우주 시스템의 자율주행 및 제어 알고리즘 설계
2. 최적화 및 제어 이론을 활용한 무인 시스템 제어
3. 물리적 이해를 바탕으로 한 데이터 기반 제어 및 기계학습
4. 다객체 시스템의 자율의사결정, 협력제어 및 분산제어
5. 모빌리티 및 지능형 시스템의 교통통제를 위한 의도추론 및 표적 위치 추정 알고리즘

[연구분야]

1. 나노/마이크로 스케일의 열 및 물질 전달에 관한 기초 연구

2. 열 및 물질 전달에 관한 재료 연구

3. 열 및 물질 전달 해석 연구

[주요 응용분야]

전자기기 열관리 / 전기자동차 파워모듈 및 배터리팩 열관리 / 데이터 센터 쿨링 / 솔리드스테이트 쿨링

[진행 프로젝트]

다공성 다이아몬드 기반 열적 메타물질을 이용한 고발열 전력반도체 열관리 (삼성미래기술육성재단)

3D manifold 기반 liquid cooling 설계기술개발 (삼성전자)

차세대냉각시스템구조설계 - SiC양면냉각파워모듈 냉각설계 (현대자동차)

수소버스 안전성 평가기술 및 장비 개발 (국토교통부)

본 연구실에서는 각종 분석 및 실험 방법을 사용하여 생체 조직 (뼈, 근육 및 힘줄)을 포함한 섬유강화복합재료 (탄소/에폭시 복합재료, 유리/폴리프로필렌 복합재료)와 같은 이방성 재료의 거동을 연구합니다. 또한 다양한 섬유강화복합재료를 이용하여 항공기, 자동차, 고속철, 로봇, 교량, 건축물 등의 대표적 기계구조물 및 골절치료에 사용되는 생체 삽입형 의료기기를 설계합니다. 주요 연구 분야는 다음과 같습니다.

[연구분야]

1. 복잡한 형상의 복합재료 구조물 설계를 위한 드레이핑 시뮬레이션 기법 연구
2. 고성능 복합재료를 사용한 자동차 구조물 최적설계
3. 연료 전지 자동차용 초고압 용기 설계
4. Mechano-regulation 알고리즘을 이용한 골절치료 시뮬레이션 연구
5. 기계 부품의 경량/고강도/고감쇠 구조설계
6. 자가발전형 EAP 패브릭 센서 설계
7. 동적 세포배양장치 설계
8. 인프라스트럭처 설계 및 수리용 폴리머 콘크리트 연구

[진행 프로젝트]

￭ 효율적인 골절치료를 위한 생분해 복합재료 보철구의 최적설계
￭ 자가발전식 EAP 패브릭 센서 설계
￭ 장섬유 프리프레그 복합재료를 이용한 군용부품 설계

다양한 Tribology 실험을 수행할 수 있는 실험장비를 구비하고 있으며 이를 통해 마찰, 마모, 윤활에 대한 기초 연구 및 응용연구를 수행하고 있습니다.

복잡한 구조물에 대한 정보추출을 엔지니어의 손에 과 단순한 실험에 의존해 오다가 80년대의 컴퓨터의 비약적인 발전에 힘입어 구조정보를 컴퓨터에 의한 모사(simulation)에 의해 가능하게 되었다. 이는 엔지니어의 오랜 숙원이었던 모의실험(Virtual experiment)으로 확대 발전하여 미래 지식 기반사회에서도 중요한 역할을 하리라 예상한다. 본연구실에서는 컴퓨터를 원용하여 기계시스템의 해석 및 모의 실험을 수행한다. 유한요소법(Finite Element Method)을 주요 해석방법으로 사용하며, 이를 위해 Engineering Workstation, PC 및 각종 사용 구조해석 프로그램이 설치 운용되고 있다. 이 방법을 CAD/CAM/CAE(Computer Aided Design /Manufacturing /Engineering)에 확대 적용하여 제품의 설계 및 생산의 효율성을 대폭증대 시킨다. 

[주요 연구분야]

￭ CAE 시스템을 위한 열해석 모듈의 개발

￭ 유체-구조물간 상호 작용계의 동특성 시뮬레이션

￭ 고온 열화도 평가 및 수명 예측 프로그램의 개발

￭ 강교량의 피로해석을 위한 사용자 편의 통합프로그램 개발

[주요 연구분야]

1. 구조용 재료 및 기능성 소재의 마이크로 및 나노 스케일에서의 기계적 거동에 대한 탐구

2. 유한요소법(Finite Element Method, FEM), 분자동역학(Molecular Dynamics, MD), 소산성 입자 동역학(Dissipative Particle Dynamics, DPD), peridynamics등과 같은 전산역학적 방법을 이용하여 나노 스케일에서 결정경계의 파손 등과 같은 연구를 수행한다.

3. 전기활성 고분자를 이용하여 다양한 감지기 및 구동기를 개발하며, 이러한 소자는 다양한 유연 전자기기에 활용될 수 있다.

[진행 프로젝트]

압전성 기반의 기능성 나노섬유 개발(연구재단), 인공근섬유 구동기 개발(연구재단), 전기활성고분자 감지기 및 구동기 개발(Piezotech-Arkema, France)

Our lab is working on the topics of the engineering applications and algorithms related to the three-dimensional shapes in various engineering problems. Use of modern IT technology in this area is one of our focus in the research.

[Research Interest]

Our research interest includes 3D shape modeling for medical applications , visualization of large plant designd at a shape modeling interface with smart blocks .

[Projects]
Current funded projects include tangible interface for shape modeling , data structure and algorithms for visualizing large size plant design, a software development for design education.

본 연구실에서는 기본적인 열전달 현상 및 유체 유동에 대해 연구하고 이 지식을 바탕으로 여러가지 응용기 내에서의 열전달 현상에 대해 모델링하고 수치해석적 연구를 수행하여왔다. 특히 환경 공학과 관련된 열전달 현상 및 유동 해석에 관심을 갖고 이와 관련된 연구를 수행하고 있다. 

[연구내용]

1. 터빈 블레이드의 냉각 성능 예측을 위한 수치해석적 연구

2. 자동차 엔진 냉각 계통 해석 기술 개발

3. 냉각탑 내의 열 및 물질전달에 관한 수치해석적 연구

4. 원적외선 리플로우 장치 설계를 위한 수치해석적 연구

5. 자동차 에어컨 시스템 해석 연구

6. 빙축열 시스템의 얼음 생성 및 해빙속도 예측 프로그램 개발

7. 물분무를 이용한 객차내의 화재 제어시스템의 개발

8. 전자 장비 냉각에 대한 연구

최근에는 마이크로 열시스템 연구센터의 지원(2002-2010)을 받아 분자 동역학 계산(Molecular Dynamics Simulation)을 수행하고 있다. 졸업생들의 진로를 보면 현재 국내 연구소 및 대기업에서 근무하고 있고 일부 학생들은 미국 및 일본에서 박사과정에 수학중이다.

마이크로/나노 기전 시스템 연구실