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연구

연구분야(연구실)

한양대학교 공과대학 에너지공학

Energy Materials Laboratory

에너지소재연구실

Yong Soo Kang

http://www.eml.or.kr/
에너지소재연구실에서는 우리 신체에서 일어나는 "촉진수송현상"을 기반으로 하여 염료감응 태양전지와 올레핀 분리막에 대한 연구가 진행되고 있다. "촉진수송현상"은 혼합물 중에서 특정 물질의 전달현상을 촉진시킬 수 있는 매우 흥미로운 현상이다.
염료감응 태양전지에서는 새로운 산화/환원쌍과 이들의 이온전도도를 향상시키기 위한 고체 고분자전해질에 대한 연구가 진행 중이며, 효과적인 다공성 전극 구조체를 설계하고, 이들의 표면 현상을 이해 함으로써 에너지 변환 효율을 향상시키는 데 주력하고 있다. 아울러 촉진수송현상을 에틸렌/에탄과 프로필렌/프로판과 같이 올레핀/파라핀 혼합기체를 분리하는데 적용하여, 분리 성능이 매우 우수함을 보여 주었다. 이것은 화학적으로 활성화 된 은 나노입자를 올레핀 운반체로 하는 최초로 적용한 사례로, 실공정에 적용 가능한 효율적인 분리막을 개발하기 위한 연구를 계속하고 있다.

Membrane Lab

분리막연구실

Young Moo Lee

http://mbl.hanyang.ac.kr/
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 주목 받고 있는 고성능 수처리 및 기체 분리막과 에너지 전환 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 380여편의 SCI논문, 다수의 원천 특허를 보유하고 있다.

Energy Storage and Conversion Material Lab

에너지저장 및
변환소재 연구실

Yang-Kook Sun

http://escml.hanyang.ac.kr/
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. 이러한 연구 결과로 세계 최초의 고용량, 고안전성 리튬이차전지용 양극 소재 개발하고 세계 최고 권위의 논문인 Nature Materials 외 500여편의 SCI논문, 다수의 원천 특허를 보유하고 있다. 현재는 차세대 초고용량 리튬이온전지 시스템인 리튬 공기전지, 리튬 황전지, 나트륨 이온전지 등의 다양한 전지 시스템을 개발 중에 있다. 또한 국내 리튬이차전지 전극 제조 회사와의 기술이전을 통해 개발된 소재는 상업화를 진행 중에 있다.

Nano Devices Processing Laboratory

나노소자공정
연구실

Ungyu Paik

http://ndpl.hanyang.ac.kr/
본 연구실에서는 1D 나노 구조체의 합성, 나노 스케일 기능성 재료, 나노 파티클 간의 특성 제어를 통한 패터닝 기술, 실리콘 및 화합물 반도체의 전사 기술 등 차세대 공정기술 개발을 진행하고 있고, 이러한 공정기술들을 투명 디스플레이, lithium ion battery와 같은 에너지 저장 소자, 에너지 변환소자 등의 나노 소자 구현에 적용을 하고 있다. Energy storage 분야에서는 Si, Ge, 카본 나노 튜브, 전이 금속 산화물 등의 나노 구조체를 이용한 고용량 고출력 리튬 이온 전지용 전극 제조 연구를 수행하고 있고, 차세대 고용량 배터리로 촉망받는 Lithium air battery에 대한 연구를 수행 중 이다. 이러한 연구성과는 다양한 산업체로 기술 이전이 이루어져 사회 전반적으로 파급 효과를 가져오고 있으며, 대표적으로 Li 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 20나노 급 이하의 차세대 소자 공정을 위한, CMP 슬러리 제조에 대한 연구를 진행하고 있다. 산업체와의 공동연구를 통해, 솔브레인에 국내 최초 ILD CMP 슬러리 제조기술을 이전하였고 KC-tech에 국내 최초로 STI CMP 슬러리 제조기술을 개발 후 기술 이전에 성공하였다.

Advanced Electrochemical Technology Lab

차세대 전기화학
연구실

Hansu Kim

https://khansu.wordpress.com/
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 이차전지에서의 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.

Nano Space Engineering Laboratory

나노구조공학
연구실

Ho Bum Park

http://nsel.hanyang.ac.kr/
나노구조공학 연구실의 연구 분야는 분자수준에서의 이동현상 제어를 위한 미세다공성 고분자, 나노물질/고분자 복합체, 대면적 그래핀, 이차원 나노물질 및 금속유기복합체 (MOF) 와 같은 소재 개발과 이러한 다양한 소재를 이용하여 기체 및 액체 분리공정, 연료전지, 에너지 저장장치, 디스플레이 등의 분야로의 응용기술을 연구하고 있다. 나노기술을 활용한 첨단 소재의 연구 및 개발을 통해 에너지 발전 및 기후변화 대응에 대한 효율적인 솔루션을 제공하는 것을 주요한 연구 목표로 하고 있다. 세부적으로 이산화탄소 포집 및 저장, 천연가스 중 올레핀/파라핀 분리, 해수담수화 및 오염물 제거를 통한 수자원 관리, 대기오염 방지, 리튬 이차전지, OLED 디스플레이용 배리어 등의 기술 개발을 포함하며, 에너지 순환 과정에서 필연적으로 수반되는 폐기물 발생을 최소화하고 자원을 보존하기 위해 분리 공정 및 에너지 활용 기술의 개선이 주요 연구 주제이다. 또한 연구실 수준의 결과를 스케일업 및 실제 공정에 적용하기 위하여 다양한 산업체들과 긴밀하게 협력하고 있으며, 실증화 플랜트 건설 및 기술이전을 활발하게 추진 중에 있다. 궁극적으로, 나노구조공학 연구실은 오늘날의 가장 큰 이슈이자 도전 과제인 에너지 및 환경 문제 해결을 목표로 하고 있으며, 효율적이고 경제적인 에너지의 활용과 청정 환경을 보장하기 위해 노력하고 있다.

Electrochemical Energy
Storage Lab

전기화학 에너지
소재 연구실

Yoon Seok Jung

http://yoonsjung.hanyang.ac.kr/
본 연구실은 전기화학과 재료과학을 기반으로 이차전지에서 일어나는 현상을 이해하고, 이를 바탕으로 기술적인 문제를 해결하여 새로운 개념, 기술 및 소재를 고안하는 것을 목표로 한다. 기존 리튬이온전지의 안전성 (safety), 안정성 (stability), 낮은 에너지밀도 (energy density) 문제를 해결할 수 있는 전고체전지에 대해 집중적으로 연구하고 있으며, 관련 분야의 경쟁력은 세계 최고 수준이다. 구체적으로는 고체 이온전도 메커니즘 및 결정구조 분석을 바탕으로 고이온 전도성 소재 기술을 개발하고 있으며, 특히 용액공정이 가능한 고체전해질의 개발 및 전고체전지 제작 기술 분야를 세계적으로 선도하고 있다. 최근에는 안전하며 고에너지밀도를 가질 뿐만 아니라 리튬에 비해 저렴하여 대용량 에너지저장장치에 적용하기 적합한 소듐전고체전지에 관련한 연구도 수행하고 있다. 또한, 리튬 및 소듐 이온전지, 그리고 다양한 차세대 전지와 관련한 연구를 병행하고 있으며, 특히 전극-전해질간 계면안정성을 향상시키기 위한 ALD(atomic layer deposition,원자층증착법)의 배터리 적용 기술을 개발하고 있다.

Energy Nono-Bio Marerials Lab

에너지 나노 -
바이오 소재 연구

Yun Jung Lee

http://yjlee.org/
에너지 나노-바이오 소재 연구실에서는 에너지 저장 및 변환 소자용 신소재와 시스템의 개발을 위해 나노-바이오 소재와 구조를 설계하는 연구를 수행하고 있다. 화학적 형판과 바이오 형판을 이용하여 하이브리드 나노 물질을 개발하고 그 구조를 제어하여 차세대 에너지 소자용 전극 소재를 개발한다. 특히 자연계에 존재하는 생물체의 구조와 소재에서 착안한 자연 모사 나노 물질의 합성과 자기조립을 연구하여 에너지 저장 및 변환 시스템에 적용한다. 소재 구현과 특성 기초연구를 위해 위해 유기-무기 소재의 계면 제어와 나노 구조 설계에 중점을 둔 연구를 수행하고 있다. 리튬 공기전지 연구에서는 금속 및 금속산화물을 이용한 고체 촉매 등 양극 소재와 상용화에 가까운 고용량 양극 등을 설계한다. 그 외에도 리튬 공기전지 시스템 안에서의 반응 메커니즘 등 기초연구도 수행하고 있다. 웨어러블 베터리 연구에서는 디바이스에 적용될 수 있는 나노 소재를 적용하고 단순히 유연할 뿐만 아니라 직조까지 가능한 fiber 배터리 및 박막형 배터리를 개발하고 있다.

Electronic and Energy Device Lab

에너지 전자재료
소자 연구실

Jaeyoung Jang

http://jyjang15.wixsite.com/eedl
에너지 전자재료 및 소자 연구실에서는 다양한 유무기 전자재료 (고분자 및 퀀텀닷 그리고 그들의 복합체)를 개발하고 박막 태양전지, 트랜지스터, 열전소자 등의 차세대 에너지 전자소자에 응용하는 연구를 수행하고 있다. 특히 퀀텀닷의 표면을 무기리간드로 치환하여 전기적 특성을 획기적으로 향상시키고, 유기 및 고분자 전자재료 (반도체, 절연체, 전도체)의 기능성을 극대화 하여 에너지 전자소자의 성능 및 안정성을 향상시키는 데에 중점을 둔다. 궁극적으로 본 연구실은 기존 실리콘 기반 전자재료와 에너지 전자소자산업을 대체 할 용액공정 기반 재료 및 공정을 개발하여 저비용 고효율의 차세대 에너지 전자소자의 구현을 목표로 한다.

Nano Materials for Energy
Device Lab

나노재료 에너지
소자 연구실

Taeseup Song

https://hanyangnmed.wixsite.com/nmed
나노재료 에너지소자 연구실에서는 고용량 에너지 저장 소재, 수전해 촉매 그리고 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, 리튬-황 전지 등의 고용량 차세대 전지 시스템에 리튬 금속 음극을 적용하는 연구를 진행 중이다. 또한 리튬/소듐 이온 전지의 음극물질에 적용하기 위한 나노 물질을 개발하여 전기화학특성을 연구하고 있다.