응용 유체물리 및 정보공학을 기반으로 자연 및 도시 환경에서 발생하는 다양한 유체 현상을 연구하고 있다. 주요 연구 분야는 환경유체역학(Environmental Fluid Mechanics)과 수리정보학(Hydroinformatics)으로, 하천·호수·연안 해양에서의 흐름과 오염물질의 혼합 및 이동, 홍수와 가뭄, 기상 예측, 도시 내 공기 흐름 등 자연 및 생활환경과 밀접한 유체 현상을 다룬다.

전통적인 유체역학과 수리학을 기반으로 전산유체역학(CFD), 머신러닝(ML), 인공지능(AI), 데이터과학(Data Science)을 융합하고, 광학 및 음향학 기반의 실험·계측 기법을 활용하여 복잡한 유체 현상을 해석하고 예측하는 연구를 수행하고 있다. 세부적으로는 난류(Turbulence), 천수 흐름(Shallow Water Flow), 환경·생태유체역학(Environmental & Eco-fluid Mechanics)을 비롯하여 도시 유역 및 산업 수문학에 관한 연구를 진행하고 있다.

최근에는 AI-X 융합 연구를 바탕으로 도시 유체역학 및 기후환경 문제, AI 기반 연안·해양 기상 초고속 시뮬레이션, 실시간 해류·파랑·태풍 예측 등으로 연구 영역을 확장하고 있다. 현재 서울대학교 교수로 재직하며 물유체정보공학연구소(Hydroinformatics Research Center) 센터장을 맡고 있다.