오상원 교수는 고체 불순물을 이용한 양자 센싱 및 측정 연구를 수행하고 있다. 자기공명 측정 기술을 바탕으로 고체 불순물간 상호작용을 제거하거나, 얽힘 등 통해 표준양자한계를 뛰어넘는 민감도를 가질 수 있는 양자센서 연구를 수행 중이다. 뿐만 아니라 양자센서를 이용한 대면적 자기장 현미경, 마이크로미터 자기공명 및 자기공명영상 등 응용 연구도 진행 중이다.