주메뉴 바로가기 본문 바로가기

연구

연구실

Energy Storage and Conversion Materials Lab 에너지저장 및 변환소재 연구실
lab urlYang-Kook Sun
본 연구실은 리튬이차전지에 적용되고 있는 소재 중 양극과 음극 소재에 대해 연구하며 전극 소재의 합성, 물리적, 전기화학적 특성 분석, 리튬이차전지 제조 및 성능 분석 등을 중점적으로 연구하고 있다. 더불어 차세대 리튬이차전지 시스템인 리튬-황전지, 나트륨이온전지, 리튬메탈전지, 전고체전지 및 리튬-공기전지 등의 소재 개발 중에 있다. 이러한 연구 결과로 세계 최고의 고용량, 고안정성이 겸비된 리튬이차전지용 양극 소재 개발에 성공하였다. 세계 최고 권위의 저널 Nature, Nature Energy, Nature Materials 포함 650 여편의 SCI 논문 게재하였으며, 다수의 관련 원천 특허를 보유하고 있다. 국내/외 우수 연구소 및 기업과의 긴밀한 협업 관계를 유지하고 있으며, 개발된 소재는 기술 이전을 통해 상용화에 성공하였다.
Nano Devices Processing Laboratory 나노소자공정 연구실
lab urlUngyu Paik
본 연구실에서는 다양한 형태의 나노 구조체 합성, 나노 스케일 표면 개질, 나노 입자 간의 분산 특성 제어를 포함한 차세대 공정기술 개발을 진행하고 있고, 이러한 공정기술들을 반도체 평탄화 기술(Chemical Mechanical Planarization), lithium ion battery와 같은 에너지 저장 소자, solid oxide fuel cell, water splitting과 같은 에너지 변환소자 등의 소자 구현에 적용 하고 있다. Energy storage분야에서는 나노 구조체를 이용한 고용량 고출력 리튬 이차전지용 전극 제조기술, 저저항 고용량 건식극판기술연구를 수행하고 있고, 차세대 고용량 리튬 이차전지로 촉망받는 lithium metal battery, all-solid state battery에 대한 연구를 수행 중 이다. 이러한 연구성과는 다양한 산업체로 기술 이전이 이루어져 사회 전반적으로 파급 효과를 가져오고 있으며, 대표적으로 리튬 이차전지용 음극 재료의 수계 성형 제조공정을 세계 최초로 개발, 이를 삼성SDI에 기술 이전하여 양산화에 성공하였다. 반도체 평탄화 기술(Chemical Mechanical Planarization)에서는 나노 입자의 분산성 및 슬러리 조성 제어를 통하여 차세대 소재의 도입과 공정에 대한 적용을 위한, 차세대 소자 설계의 변화 및 신소재의 도입을 실제 소자로 구현해낼 수 있는 새로운 CMP 슬러리 개발 연구를 진행하고 있다. 산업체와의 공동연구를 통해, 솔브레인에 국내 최초 ILD CMP 슬러리 제조기술을 이전하였고, KCTech에 국내 최초로 STI CMP 슬러리 제조기술을 개발 후 기술 이전, STI CMP 공정 low dishing 용 슬러리 제조기술을 기술 이전 하였다. 이러한 연구내용을 바탕으로 350편 이상의 SCI논문을 출판 하였다.
Advanced Electrochemical Technology Lab 차세대 전기화학 연구실
lab urlHansu Kim
본 연구실은 전기화학을 기반으로 한 에너지 저장소재에 대한 연구를 진행 중에 있다. 크게 차세대 리튬 이차 전지용 고용량 음극 재료 설계 및 합성과, 무기 전해액을 기반으로 한 이차전지, 그리고 이온 저장용 나노소재에 대한 연구를 진행 중이다. 차세대 리튬 이차 전지 분야는 이미 상용화된 탄소계 음극 재료의 이론적 한계를 극복하고자 Si, Sn 등의 리튬과 합금화가 가능한 재료와 고용량의 리튬 저장이 가능한 전이금속 산화물에 관한 연구가 진행 중이다. 최근에는 합금화 반응 및 전이금속 산화물의 리튬 이온 저장에 의한 부피 변화 및 응력 발생을 최소화하기 위해 Si/SiOx, Si-Metal alloy, 그리고 porous Si 등에 대한 연구를 수행 중에 있다. 또한 리튬 이차 전지에 적용되는 유기계 전해액의 발화 문제와 전도성 문제를 극복하고자 무기 전해액 기반의 이차전지에 대한 연구 역시 수행하고 있다. SO₂를 이용한 무기 전해액 기반의 이차전지는 발화가 일어나지 않고, 높은 전도성을 가지며 저온 구동이 가능한 특징을 가지고 있어 차전지에서의 새로운 연구방향을 제시 할 것으로 생각된다. 본 연구실은 또 나노소재 개발을 통해 리튬 이차 전지 또는 소듐 이차 전지에 적용하고 이온의 나노소재에서의 거동에 대한 연구도 진행하고 있다. 나노 크기의 소재들은 일반적인 크기의 소재들에 비해 다른 물리, 화학적 특성을 가지고 있기 때문에 리튬 또는 소듐의 반응 거동 또한 다를 것으로 예상된다.
Advanced Membrane Research Group 첨단 막소재 및 나노공학 연구실
lab urlHo Bum Park
첨단 막소재 및 나노공학 연구실의 주요한 연구목표는 나노스케일 첨단소재의 연구·개발을 통하여 미래의 에너지 부족 및 기후변화 대응을 위한 효율적인 솔루션을 제공하는 것이다. 이를 위하여, 본 연구실에서는 미세다공성 나노입자, 고분자 나노복합체, 단결정 그래핀과 같은 첨단소재들을 개발하고, 분자수준에서의 이동현상 제어를 실현함으로서 온실가스 포집 및 저장, 천연가스 분리, 해수담수화, 바이오·의약품 정제공정, 이차전지, 디스플레이, 배리어 및 패키징 등의 응용기술들을 연구하고 있다. 본 연구실은 학술적 연구성과로서 Nature, Science 저널 논문 4편을 포함하여, 150여편의 SCI논문 및 약 100건의 국내'외 특허를 보유하고 있다. 뿐만 아니라, 연구실 수준의 결과를 스케일업 및 실제 공정에 적용하기 위하여 다양한 산업체들과 긴밀하게 협력하고 있으며, 풍부한 산·학 실증화 연구경험을 보유하고 있다.
Advanced Materials for Energy Lab 차세대 에너지 소재 연구실
lab urlYun Jung Lee
차세대 에너지소재 연구실에서는 차세대 에너지 저장 및 변환소자용 신소재와 시스템 개발에 대한 연구를 수행하고 있다. 전고체 전지 연구에서는 차세대 음극, 양극 기술 및 수지상 형성 억제와 보호층 설계를 목표로 연구를 진행 중이다. 소재 구현과 특성 기초연구를 위해 전극 소재의 계면 제어와 나노 구조 설계에 특히 중점을 두고 있다. 음이온 산화 환원과 나노촉매를 이용한 리튬 이차 전지용 고용량 양극 소재를 설계하며, 마그네슘 이온을 매개로 하는 차세대 다가 이온 전지용 전극 및 보호층 소재 등을 개발하고 있다. 웨어러블 전지 연구에서는 고분자와 탄소섬유를 이용하여 고용량 유연 전극을 설계함으로써, 직조까지 가능한 fiber 배터리 및 2차원 유연 배터리 개발 등 다양한 차세대 전지 연구를 진행하고 있다.
Electronic and Energy Device Lab 에너지 전자재료 및 소자 연구실
lab urlJaeyoung Jang
에너지 전자재료 및 소자 연구실에서는 다양한 유무기 에너지/전자 재료(유기재료, 고분자 및 퀀텀닷 그리고 그들의 복합체)를 개발하고 열전소자, 박막 태양전지 및 트랜지스터 등의 차세대 에너지/전자 소자에 응용하는 연구를 수행하고 있다. 특히 유기 및 고분자재료(반도체, 절연체, 전도체)의 기능성을 극대화 하고, 퀀텀닷의 표면을 유/무기 리간드로 치환하여 전기적 특성을 획기적으로 증가시켜 에너지/전자 소자의 성능 및 안정성을 향상하는 데에 중점을 둔다. 궁극적으로 본 연구실은 기존 실리콘 기반 전자재료와 에너지/전자 소자산업을 대체 할 용액공정 기반 재료 및 공정을 개발하여 저비용 고효율의 차세대 에너지/전자 소자의 구현을 목표로 한다. 세부적인 연구주제는 다음과 같다. (1) 고분자 기반 열전 변환/발전 소재 및 소자: 무기물만을 기반으로 하던 기존의 열전 기술과는 달리 유연성을 갖는 유기 물질을 핵심 소재로 활용함으로써 지금까지 제한된 용도로만 사용되어 왔던 열전소자의 응용성을 향상시킴. (2) 페로브스카이트 양자점 기반 수소생산 및 태양전지: 양자점(퀀텀닷)은 그 크기가 수 나노미터(nm)에 불과한 매우 작은 반도체 입자이며, 본 연구실에서는 다양한 종류의 양자점을 합성하고 이를 수소생산, 이산화탄소 저감, 태양전지, 광전소자, 트렌지스터, 광센서 등에 적용하는 연구를 하고 있다. (3) 용액공정용 트랜지스터 및 응용 소자기술: 본 연구실에서는 다양한 유기/산화물/할라이드 기반의 용액공정이 가능한 차세대 반도체 소재를 개발하고, 이를 바탕으로 트랜지스터, 3차원 집적회로 및 다양한 센서에 응용하는 기술을 연구하고 있다.
Nano Materials for Energy Device Lab 나노재료 에너지소자 연구실
lab urlTaeseup Song
나노재료 에너지소자 연구실에서는 (1) 고용량 에너지 저장 소재, (2) 수전해 촉매를 비롯한 다양한 전기화학촉매, (3) 유연하고 신축성있는 소자제조 기술을 연구 개발하여 에너지 저장 소자에 적용하는 연구를 수행하고 있다. 에너지 저장 소재 연구로는, ALD와 같은 박막증착법을 이용한 물질의 계면 연구, 이온전도성 박막을 이용한 리튬메탈 protection layer 형성 등의 기술을 통하여 리튬금속, 전고체전지 등의 고용량 차세대 전지 시스템을 연구 중이다. 수전해 연구는 효율적인 연구를 위해 밀도함수이론 계산 결과를 바탕으로 결정질 / 비결정질 상 사이 계면의 밀도를 높여 촉매의 전기화학적 활성도를 향상시키는 연구, 준금속을 도입하여 촉매의 전기화학적 활성도와 안정성을 대폭 증진하는 연구, 금속유기골격계를 이용하여 촉매를 전자구조부터 거시적인 구조까지 다차원적으로 제어하는 연구, 고분자 전해질 수전해 시스템에서 활용할 수 있는 산성 조건에서의 수전해 촉매 연구 등을 진행했고 2017년부터 110여편의 논문을 학술지에 게재했다. 이와 같은 연구 성과와 활력을 바탕으로 수전해로 발생시킨 수소 저장 시 미량의 산소 분압을 더 낮추기 위해 수소발생반응과 산소제거반응을 동시에 촉진할 수 있는 촉매 개발 등 민, 관과 협력하여 차세대 에너지 시스템에 필요한 핵심 기술들을 개발하는 다양한 프로젝트에 참여하고 있다.
Next-generation Renewable Energy & electronics Laboratory 차세대 에너지 전자 소재 연구실
lab urlYoung-Hoon Kim
차세대 에너지 전자 소재 연구실에서는 에너지 전환 및 저감 소자용 시스템 개발을 위해 다양한 유기 및 하이브리드 나노소재를 합성하고 차세대 에너지 전자소자에 응용하는 연구를 수행하고 있다. 특히, 하이브리드 할라이드 페로브스카이트 결정 소재를 합성하고 다양한 화학적, 물리적, 차원 개질을 통해 고효율의 발광 다이오드 (LED), 태양전지, 광센서 등의 광전소자를 구현한다. 또한, 광학 이성질체 카이랄 특성을 지니는 물질을 하이브리드 소재에 적용하여 외부 자기장 없이도 광전소자의 광 및 전자의 스핀 방향을 조절하는 스핀트로닉스 소자의 가능성을 구현한다. 그 외에도, 폐수 분해, 수소생산, 탄소저감 등 하이브리드 나노소재의 다양한 광촉매 특성을 비교 분석한다. 이러한 연구 결과를 기반으로 본 연구실은 세계 최고 권위의 저널인 Science, Nature Nanotechnology, Nature Photonics를 비롯하여 65편의 SCI 논문 및 약 60건의 국내외 특허를 보유하고 있다.
Membrane Lab 분리막연구실
lab urlYoung Moo Lee
분리막 연구실에서는 분리막을 이용한 기체 분리 기술 및 수처리 기술, 에너지 생산 기술을 주요 연구 분야로 선정하여 이에 적용할 수 있는 다양한 기능성 고분자 소재를 설계 및 합성하고 신규소재를 바탕으로 고성능 분리막을 개발하고 있다. 특히 독자적으로 개발된 열변환 고분자막 (TR-polymer Membrane)은 이산화탄소 기체의 선택적 투과도를 상용 고분자에 비해 500배 이상으로 향상시켰으며 이산화탄소 기체 분리 공정 향상에 기여하여 2007년 10월에 Science지에 발표되었다. 현재 열변환 고분자 소재의 가공을 통해 중공사막 모듈을 제작하는 한편, 새로운 고분자 소재를 개발하여 고온용 수소/이산화탄소의 분리나 화력발전의 배출가스 분리와 같은 다양한 기체분리 공정으로 분리막의 응용분야를 확대하고 있다. 또한, 자기 가습 효과를 가지는 연료전지 분리막을 개발하여 고온 저가습 조건에서의 뛰어난 성능을 나타내어 2016년 4월 Nature지에 발표되었으며, 다양한 연료전지 분야에서 현재 상업화를 위해 연구 개발을 진행하고 있다. 또한, 현재 최근 친환경 에너지 기술로서 주목받고 있는 고성능 수처리 및 수소 생산을 위한 수전해용 고분자 분리막 개발에 대한 연구를 진행하고 있다. 수전해 및 하베스팅 용 분리막 개발을 위해 기능성 고분자 소재 합성 기술과 다양한 형태의 복합막 제작 기술과 나노 고분자 제어 기술을 이용하여 혁신적 고분자 소재에 대한 연구를 진행 중이다. 세계 최고 권위의 논문인 Science, Nature 외 약 440여편의 SCI논문, 다수의 원천 특허를 보유하고 있다.