RESEARCH AREA

1. 파장 가변형 및 신축성 광학 기술 (Wavelength Tunable & Stretchable Photonics)

주기적인 나노 헬리컬 구조를 가지는 카이랄 액정 엘라스토머(CLCE, Chiral Liquid Crystal Elastomer)의 기계변색(Mechanochromic) 특성을 활용하여 신축성 플랫폼에 적용 가능한 능동형 파장 가변 광학 소자를 연구합니다. 이러한 소재는 기계적 변형(신축)에 따른 포토닉 밴드갭(Photonic Bandgap) 조절을 가능하게 하며, 이를 통해 정밀한 파장 제어가 가능합니다. 이 기술은 광학 암호화(Photonic Encryption), 변형 센서(Strain Sensors), 반사형 디스플레이(Reflective Displays), 적응형 광학(Adaptive Optics) 등의 응용에 활용될 것으로 기대합니다.

2. 가변형 광학 필터 설계 (Tunable Optical Filter Design)

자가 조립된 나선형 나노구조를 가지며 특정 파장에서 선택적 반사(Selective Reflection) 특성을 나타내는 카이랄 액정(CLC, Chiral Liquid Crystals)을 활용하여 가변형 광학 필터(Tunable Optical Filters)를 설계합니다. 이러한 포토닉 구조는 빛, 열, 전기장, 기계적 변형과 같은 다양한 외부 자극에 반응하여 광학적 특성을 동적으로 조절할 수 있습니다. 나선 구조의 피치(Helical Pitch)와 정렬(Alignment)을 정밀하게 제어함으로써 파장 선택적 투과(Transmission) 및 반사(Reflection)가 가능하며, 이를 통해 첨단 광학 및 포토닉 응용(Advanced Optical & Photonic Applications)에 최적화된 필터를 개발하고자 합니다.

3. 가변형 에너지 포토닉 소자 (Tunable Energy Photonic Devices)

카이랄 액정(CLC, Chiral Liquid Crystals)의 포토닉 밴드(Photonic Band)를 활용하여 적외선(IR) 투과 특성을 조절하며, 이색성 염료(Dichroic Dye)를 도입한 게스트-호스트 액정 (GHLC, Guest-Host Liquid Crystal)를 활용하여 투과(Transmission), 반사(Reflection), 산란(Scattering) 등을 선택적으로 제어하는 광소자 연구를 수행합니다. CLC의 나선 피치(Helical Pitch)와 염료의 이방성 흡수(Anisotropic Absorption)를 정밀하게 조정함으로써 IR 영역에서의 동적 스펙트럼 변조(Dynamic Spectral Modulation)를 구현합니다.

궁극적으로, 전기장(Electric Fields), 열 변화(Thermal Variations) 등의 외부 자극에 반응하여 빛의 투과 특성을 능동적으로 조절할 수 있는 에너지 효율적인 광학 소자(Energy-Efficient Optical Devices)를 개발하고자 합니다. 이러한 기술은 스마트 윈도우(Smart Windows), 적응형 열 관리(Adaptive Thermal Management), 에너지 절약 시스템(Energy-Saving Systems) 등의 응용에 적합할 것으로 기대됩니다.

4. 소프트 로보틱스를 위한 소프트 액추에이터 (Soft Actuators for Soft Robotics)

유전 탄성체 액추에이터(DEAs, Dielectric Elastomer Actuators)와 액정 탄성체 액추에이터(LCEAs, Liquid Crystal Elastomer Actuators)와 같은 소프트 액추에이터를 개발하는 것을 목표로 합니다. 이러한 액추에이터는 외부 자극에 반응하여 거시적인 변형(Macroscopic Deformations)을 일으킬 수 있습니다. DEAs는 큰 변형(Large Deformations), 빠른 응답 속도(Fast Response Speed), 높은 에너지 밀도(High Energy Density)를 가지며, 소프트 로보틱스(Soft Robotics) 응용에 적합한 특성을 가지고 있습니다. 한편, LCEAs는 액정의 이방성 특성(Anisotropic Properties)과 폴리머 네트워크의 탄성(Elasticity)을 결합하여 가역적(Reversible)이고 정밀하게 제어할 수 있는 형태 변화(Controllable Shape Change)를 구현할 수 있습니다.

우리는 이러한 소프트 액추에이터를 소프트 로보틱스 연구(Soft Robotics Research)에 적용하여, 적응형 움직임(Adaptive Movement) 및 정밀한 물체 조작(Delicate Object Manipulation)과 같은 고급 기능(Advanced Functionalities)을 실현하는 것을 목표로 합니다.

5.스마트 광학 및 액추에이터 시스템의 컴퓨테이셔널 설계 및 AI 기반 최적화
(Computational Design and AI-Driven Optimization of Smart Photonic and Actuator Systems)

앞서 언급한 네 가지 연구 주제의 소자 거동 특성을 예측하고, 최적의 소자 설계 조건을 도출하기 위해COMSOL, ABAQUS 등의 유한 요소 해석(Finite Element Analysis, FEA) 소프트웨어를 활용하여 물리적 거동을 분석하고, MATLAB 및 Python을 이용하여 데이터 처리, 수치 해석, 최적화 알고리즘을 개발합니다.

또한, 머신러닝(Machine Learning)과 데이터 기반 모델링(Data-Driven Modeling)을 적용함으로써, 소자 성능 예측의 정밀도를 향상시키고, 소자 설계 및 성능 최적화를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 합니다. 이를 통해 차세대 광학(Photonic) 및 소프트 액추에이터 시스템(Soft Actuator Systems)의 지능형 설계(Intelligent Design)를 구현하고자 합니다.