전자피부부터 에너지 소자까지… 고분자 소재 연구의 확장

울산대 이승구 교수 연구실, 고분자화학 기반 첨단 센서·에너지·기능성 표면 기술을 연구하다

  이번 웹진 8호 「연구실 탐방」에서는 울산대학교 에너지화학공학부 에너지분자공학트랙 이승구 교수가 이끄는 고분자재료연구실을 찾았습니다.

  이승구 교수 연구실은 고분자화학을 기반으로 전자피부, 바이오모사 센서, 에너지 저장·변환 소자, 기능성 표면·코팅 기술 등 차세대 스마트 소재와 소자를 개발하며 웨어러블 헬스케어, 스마트 로보틱스, 친환경 에너지 기술 등 다양한 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 연구를 이끌고 있는 이승구 교수에게 연구실의 주요 연구와 비전에 대해 들어보았습니다.

Q1. 교수님과 연구실, 그리고 연구 주제에 대해 간단히 소개 부탁드립니다.

A1. 안녕하세요. 에너지화학공학부 에너지분자공학트랙에서 고분자재료연구실을 운영하고 있는 이승구입니다.

 저희 연구실은 고분자화학을 기반으로 첨단 소재와 소자를 개발하는 연구를 수행하고 있습니다. 주요 연구 분야는 신축성 전자피부와 바이오모사 센서, MXene 및 고분자 복합체 기반 에너지 저장·변환 소자, 그리고 기능성 고분자 표면·계면 및 자연모사 코팅 기술입니다.

 특히, 인간 피부의 감각과 구조를 모사한 전자피부, 웨어러블 헬스케어용 센서, 스마트 로보틱스용 감지 플랫폼, 고성능 슈퍼커패시터와 나노발전기, 초발수·방오·자가세정 기능성 표면 등 다양한 주제를 융합적으로 연구하고 있습니다. 친환경성과 실용성을 함께 고려해 차세대 소재와 소자를 개발하는 것이 연구실의 중요한 방향입니다.

실험1: 마찰전기 나노발전기의 출력 특성을 분석하고 있는 모습

Q2. 연구실에서는 학부생·대학원생이 어떤 활동을 하게 되나요?

A2. 저희 연구실에서는 학부생과 대학원생 모두 단순한 실험 보조를 넘어 연구 주제를 함께 고민하고 수행하는 과정에 참여합니다.

 학생들은 소재 합성, 표면 및 계면 설계, 소자 제작, 특성 분석, 데이터 해석, 논문 작성과 발표까지 연구 전 과정에 참여하게 됩니다.

 특히, 소재 설계에서 소자 실증까지 이어지는 연구 흐름을 중요하게 생각하기 때문에, 학생들은 고분자 및 나노소재 연구뿐 아니라 실제 응용 가능성을 고려한 융합형 연구 경험을 쌓을 수 있습니다. 학부 연구생에게는 연구에 대한 흥미와 기초 역량을 키우는 기회를, 대학원생에게는 독립적인 연구자로 성장할 수 있는 훈련의 장을 제공하고자 합니다. 

Q3. 현재 진행 중인 연구가 산업이나 사회 문제 해결과 어떻게 연결되는지 궁금합니다.

A3. 저희 연구는 미래 산업과 사회가 직면한 다양한 문제와 밀접하게 연결되어 있습니다.

 예를 들어 신축성 전자피부와 바이오모사 센서는 웨어러블 헬스케어, 재활 의료, 인간·기계 인터페이스, 로봇 촉각 시스템 등에 활용될 수 있습니다. 이는 고령화 사회에서의 건강 모니터링, 정밀 의료, 스마트 로봇 기술 발전과도 관련이 있습니다.

 또한 MXene 기반 에너지 저장·변환 소자 연구는 웨어러블 전자기기, 스마트 센서, 분산형 전원, 신재생에너지 시스템 등 다양한 분야와 연결됩니다. 기능성 표면·계면 기술 역시 방오, 방청, 자가세정, 내오염, 반사방지, 유체저항 저감 등 다양한 기능을 통해 에너지·환경·바이오·산업용 코팅 분야에 기여할 수 있습니다.

 결국 이러한 연구는 사람의 삶을 보다 안전하고 편리하게 만들면서도 지속가능성과 친환경성을 동시에 고려하는 데 의미가 있다고 생각합니다.

실험 2: 접촉각 측정을 통해 소재의 표면에너지를 분석하고 있는 모습

Q4. 울산 또는 울산대라는 지역이 교수님의 연구에 어떤 이점을 제공하나요?

A4. 울산은 자동차, 조선, 에너지 산업뿐 아니라 정밀화학과 고분자 관련 기업이 많이 자리한 산업도시입니다. 이러한 환경은 연구실이 실제 산업 수요와 연결된 연구를 수행하는 데 큰 장점이 됩니다.

 현장의 기술 수요를 가까이에서 접할 수 있기 때문에 산업 트렌드를 빠르게 파악하고 연구 방향을 보다 현실적이고 전략적으로 설정할 수 있습니다.

 또한, 울산대는 지역 산업과의 연계가 활발해 산학협력 과제 수행, 기술 교류, 공동 성과 창출로 이어질 수 있는 기반이 잘 마련되어 있습니다. 학생들 역시 이러한 환경 속에서 산업 친화적인 연구 경험을 쌓고 연구와 실용화의 연결 가능성을 직접 체감할 수 있습니다.

Q5. 최근 주목할 만한 성과나 외부 기관과의 협력 사례가 있다면 소개 부탁드립니다.

A5. 최근 연구실에서는 국내외 학술지에 의미 있는 연구 성과를 꾸준히 발표하고 있습니다.

 대표적으로 설치류 피부에서 영감을 얻은 인공 수염 기반 생체모방 전자피부 연구가 2025년 Advanced Science(IF: 14.1) 표지논문으로 선정됐으며, 불소화 엘라스토머 블렌드 기반 웨어러블 마찰전기 나노발전기 연구 역시 2024년 Advanced Functional Materials(IF: 19.0) 표지논문으로 소개됐습니다.

 이 밖에도 상어 비늘 모사 표면 구조 연구, 생분해성 전자피부, 고감도 압력 센서, MXene 기반 에너지 소자 연구 등 다양한 성과를 발표했습니다.

 연구실은 산학협력과 국제 공동연구도 지속적으로 확대해 왔으며, 현재까지 SCIE급 논문 90편 이상과 다수의 특허 성과를 축적했습니다. 앞으로도 다양한 산업체 및 연구기관과의 협력을 통해 연구 성과를 실제 산업과 사회에 연결하는 연구를 이어갈 계획입니다.

실험 3: 신축성 전자피부를 이용한 동작 감지 실험을 수행하고 있는 모습

Q6. 연구자로서 가장 보람을 느낄 때는 언제인가요?

A6. 연구자로서 가장 큰 보람을 느끼는 순간은 새로운 아이디어가 실제 성과로 이어질 때입니다. 오랜 시간 실험실에서 고민한 결과가 논문이나 기술 성과로 완성될 때도 기쁘지만, 무엇보다 학생들이 성장하는 모습을 볼 때 큰 보람을 느낍니다.

처음에는 서툴렀던 학생이 스스로 연구를 설계하고 데이터를 해석하며 자신의 생각을 논리적으로 발표하는 연구자로 성장해 가는 과정을 지켜보는 일은 매우 뜻깊습니다. 연구는 결국 사람을 키우는 일이라고 생각합니다. 창의적 연구 역량과 실무 능력을 갖춘 인재를 양성하는 것이 연구실의 중요한 목표입니다.

Q7. 앞으로 연구실이 도전하고 싶은 새로운 연구 주제는 무엇인가요?

A7. 앞으로 연구실은 기존의 고분자 기반 센서, 전자피부, 에너지 소자 연구를 더욱 발전시키는 동시에 이를 휴머노이드 로봇과 웨어러블 시스템에 접목하는 방향으로 연구를 확장하고자 합니다.

 인간 피부처럼 외부 자극을 정교하게 감지할 수 있는 전자피부를 휴머노이드 로봇에 적용하면 보다 섬세한 촉각 인식과 안전한 상호작용이 가능해질 것으로 기대하고 있습니다. 또한 웨어러블 시스템과 결합하면 인간의 움직임, 생체 신호, 주변 환경 정보를 실시간으로 감지하고 반응하는 지능형 플랫폼으로 발전시킬 수 있습니다.

 궁극적으로는 사람과 로봇이 보다 자연스럽게 상호작용할 수 있도록 돕는 차세대 스마트 인터페이스 기술로 연구를 발전시키고자 합니다.

에너지화학공학부 에너지분자공학트랙 연구팀이 단체사진을 촬영하는 모습

Q9. 끝으로 에너지분자공학트랙을 전공하고자 하는 학생들에게 한 말씀 부탁드립니다.

A9. 에너지분자공학트랙은 고분자, 기능성 소재, 에너지, 환경, 바이오, 첨단 소자 등 다양한 분야와 연결되는 학문적 기반을 갖추고 있습니다. 처음에는 다소 어렵게 느껴질 수 있지만 기초를 차근차근 쌓아가다 보면 자신의 관심 분야를 넓게 확장할 수 있는 매우 매력적인 전공입니다.

 무엇보다 중요한 것은 호기심과 도전정신입니다. 새로운 것을 배우고 직접 실험하며 실패 속에서도 답을 찾아가려는 자세가 있다면 분명 크게 성장할 수 있습니다. 울산대학교는 산업과 가까운 환경 속에서 실용적이면서도 미래지향적인 연구를 경험할 수 있는 좋은 곳입니다. 에너지분자공학트랙에서 자신만의 가능성을 넓히고 미래 사회에 기여할 수 있는 연구자와 공학자로 성장하길 바랍니다.