정원석 부교수

그래핀은 뛰어난 강도와 전도성을 가진 소재이지만 미세 패터닝 과정에서 발생하는 손상을 방지하는 것이 핵심 과제로, 기존 포토리소그래피 공정의 한계를 극복할 대안 기술이 요구되었습니다. 이를 해결하기 위해 포토리소그래피 공정에서 발생하는 손상 없이 단일층 그래핀을 서브-마이크로 수준으로 잔류물 없이 초고해상도로 패터닝하는 OFP-G(One-step Free-Patterning of Graphene) 기술을 개발했습니다. 저압 CVD 공정 제어를 통해 대면적 고품질 그래핀을 확보했으며, 그래핀 나노포어 기반 인공이온채널을 제작하여 제어변수를 다변화하는 연구를 수행했습니다. 이러한 기술은 극미량 물질 검출 센서, 그래핀 기반 에너지 하베스터, 그래핀옥사이드/탄소나노튜브 기능성 필터 및 정수 필터, 투명전극 개발에 적용되고 있습니다. 마이크로 패터닝 그래핀 전기발전 시스템, Thermal-CVD 그래핀 투명전극, 그래핀-CNT 하이브리드 PVDF 멤브레인 독성물질 필터 관련 산학공동과제를 다수 수행했습니다. 그래핀 칩을 이용한 유동기반 휴대용 에너지 발전소자 기술은 화인알루테크㈜에 기술이전되었습니다(원광대학교, 2016). OFP-G 관련 연구는 2025년 11월 Microsystems & Nanoengineering 게재가 예정되어 있으며, 기능성 필터 및 정수 필터 관련 등록 특허 2건을 보유하고 있습니다.

외부 자극에 반응하여 자가 치유되거나 능동적으로 물질을 전달하는 지능형 구조체에 대한 수요가 의료 및 건설 분야에서 증대되고 있습니다. 이에 FDM 기반 캡슐 구조 설계를 통해 분리막과 주입 포트의 배치를 조정하여 파열 위치와 확산 효율을 정밀하게 제어하는 기술을 개발했습니다. 생체모방 기공(Stoma) 구조를 도입하여 능동적 물질 전달 및 자가치유 기능을 구현했으며, Micro-fluidic 공정을 기반으로 graphene oxide를 활용한 고내구성 자가치유 캡슐을 제작했습니다. 이러한 기술은 약물 및 DNA 전달 시스템, Lab-on-a-chip, 건설용 자가회복 캡슐, 국방 및 항공우주용 스마트 소재 분야에 적용되고 있습니다. 3D Printer 기반 자가회복형 캡슐 개발 및 건설분야 응용화를 위한 산학공동과제를 수행했으며, 2022년부터 2027년까지 중장기 프로젝트를 진행하고 있습니다. Advanced ODA-GO/CIP capsules 논문(2025, IF 4.5), Optimizing Tannin-NaCMC Compositions 논문(2025) 등을 발표했습니다.

외부 자극인 자기장의 세기에 따라 점도가 실시간으로 변화하는 MR(Magnetorheological) 유체는 고정밀 진동 및 소음 제어 장치를 구현하는 데 핵심적인 소재로 주목받고 있습니다. 이러한 특성을 활용하여 MR 유체 및 자성유체 젤 내부에 분산된 자성 입자의 정렬 방향과 밀도를 자기장으로 정밀하게 제어함으로써 음향 감쇠 성능을 최적화하고, 이에 따른 전기 임피던스 응답 변화를 분석하는 연구를 수행했습니다. 아울러 음파의 위상간섭을 유도하는 구조체를 설계하여 투과 음파와 반사 음파를 상쇄시키는 기술을 개발했으며, 메타구조 기반의 광대역 방음 설계 연구를 진행하여 특정 주파수 대역에 국한되지 않는 소음 저감 성능을 확보했습니다. 이렇게 확보한 기술은 건물 벽체 및 층간 소음을 저감하는 능동형 방음·흡음 장치, 3차원 초음파 멀티 센서, 정밀 진동 제어 시스템 등에 적용되고 있습니다. 자기장 제어 MR유체 기반 선택적 주파수 흡음장치와 음파 위상간섭 구조체 및 방음 장치에 관한 등록 특허를 각각 1건씩 총 2건 보유하고 있으며, 현재 TRL 3~5 수준의 기술 성숙도를 확보한 상태로 실증 및 상용화 단계로의 발전을 추진하고 있습니다.