커뮤니티 > 대학소식 게시판목록 | 성균관대학교 공과대학

양우석 교수 공동연구팀, 태양에너지와 물을 이용한 고효율 청정 수소 생산 기술 개발

양우석 교수 공동연구팀, 태양에너지와 물을 이용한 고효율 청정 수소 생산 기술 개발 - 값싼 소재 활용 청정 수소 생산 효율 10% 돌파 ▲(왼쪽부터) 성균관대 박재민 박사, 한국과학기술연구원 이진형 석사, 화학공학과 조새벽 교수, 한국과학기술연구원 손해정 박사, 성균관대화학공학과 양우석 교수 화학공학과 양우석 교수와 조새벽 교수 연구팀, 그리고 한국과학기술연구원(KIST) 손해정 박사 연구팀은 저비용 니켈 화합물 촉매를 활용하여 유기물 광흡수층* 소재 기반 최고 효율의 태양광 수소 생산 장치를 개발했다고 밝혔다. * 유기물 광흡수층: 유기 재료로 구성된 반도체층으로, 태양광을 흡수해 전자를 생성하는 역할을 하며, 저독성·고흡광·가공 용이성 등의 장점으로 차세대 수소 생산 광흡수 소재로 주목받고 있다. 태양광을 이용한 수소 생산은 온실가스를 배출하지 않는 차세대 청정 에너지 기술로 각광받고 있지만, 상용화를 가로막는 가장 큰 걸림돌은 높은 제조 비용과 낮은 효율이다. 특히, 백금과 같은 고가의 귀금속 촉매와 무기 반도체 기반 광흡수층은 소재비용을 급격히 증가시킨다. ▲ 통합된 광전극과 NiFe-OH 양극으로 구성된 전체 장치의 개략도 본 연구에서는 지구상에 풍부하고 저렴한 니켈 기반 촉매(Ni-Heazlewoodite)와 3성분계 유기물 광흡수층을 활용한 통합형 수소 생산 장치를 개발하였다. 니켈 촉매는 셀레늄 (Se)을 첨가해 수소 발생 반응의 활성점을 증가시키고 전하 이동을 개선했으며, 유기물 광흡수층은 PM6, D18, L8-BO로 구성된 벌크 이종접합 구조를 적용해 고광전류와 충분한 광전압을 동시에 확보하였다. 이 모든 소재를 단순한 구조의 소자에 통합해 무전해 조건에서 10% 이상의 태양광-수소 변환 효율을 달성하였다. ▲ 유기반도체 광흡수체 기반 수소 분해 시스템의 STH 성능 벤치마크. 귀금속 기반 촉매는 빨간색으로, 비용 효율적인 촉매는 초록색으로 표시됨 교신저자인 양우석 교수는“현재 고성능 태양광 수소 생산 소자는 너무 비싸고, 값이 저렴한 소자는 효율이 낮다.”며 “이번 연구는 니켈 기반 촉매와 3성분계 유기물 광흡수층을 이용해 가격과 성능, 두 마리의 토끼를 잡아 청정 수소 생산 기술의 상용화에 중요한 마일스톤이 될 것으로 기대한다”고 말했다. 또한 KIST 손해정 박사는“태양광에너지를 활용한 수소 생산은 향후 무탄소에너지원의 핵심기술이 될 것이다”라고 밝혔다. 이 연구결과는 한국연구재단 개인 기초연구사업 및 사업통상자원부 소재부품기술개발사업의 지원으로 수행되었으며 에너지분야 국제학술지 Carbon Energy 에 4월 2일에 게재되었다. ※ 논문명 : 10% Efficient Solar-to-Hydrogen Conversion via Ternary-Phase Organic Light Absorbers with Ni-Heazlewoodite Electrocatalysts ※ 저널 : Carbon Energy ※ DOI : https://doi.org/10.1002/cey2.706 ※ 저자 : 제1저자 성균관대 박재민 박사, 한국과학기술연구원 이진형 석사, 교신저자 성균관대 양우석 교수, 조새벽 교수, 한국과학기술연구원 손해정 박사
- 작성일 2025-06-11
- 조회수 173
박남규ㆍ권석준 교수 제1회 SBS X 그랜드 퀘스트 포럼 참여

박남규ㆍ권석준 교수 제1회 SBS X 그랜드 퀘스트 포럼 참여 화학공학부 권석준 교수와 박남규 석좌교수가 오는 4월 24일(목), 서울 마포구 상암동 SBS 프리즘타워에서 열리는 ‘제1회 SBS X 그랜드 퀘스트’ 포럼에 연사로 참여한다. 이번 포럼은 서울대학교 국가미래전략원과 SBS, SBS문화재단이 공동 주최하며, ‘기술주권 확보, 그 10가지 질문’을 주제로 산학 전문가들이 모여 중장기 과학기술 난제에 대한 해법을 모색하는 자리다. 미·중 기술 패권 경쟁과 글로벌 공급망 재편 등 기술 불확실성이 커지는 가운데, 국가 경쟁력 확보를 위한 기술주권의 중요성이 강조되고 있다. 포럼에는 글로벌 반도체 권위자인 권석준 교수와 차세대 태양전지 분야의 세계적 석학 박남규 교수를 비롯해, 『축적의 시간』의 저자로 잘 알려진 이정동 서울대 교수, 대사공학 창시자인 이상엽 KAIST 특훈교수, 예쁜꼬마선충 연구로 주목받은 이준호 서울대 교수 등 국내 최고의 연구진이 참여한다. 삼성, LG, SK, 한화, KT, 네이버, 아모레퍼시픽 등 주요 기업 관계자 30여 명도 참석해 민관 산학 협력의 방향을 함께 논의할 예정이다. 포럼에서는 ▲초미세 반도체 ▲차세대 반도체 소자 ▲고효율 태양전지 ▲온실가스 기반 플라스틱 생산 ▲인공지능과 뇌과학 융합 ▲공간 디스플레이 기술 ▲신종 바이러스 대응 기술 등 미래를 향한 10가지 도전적 질문이 제시된다. ‘그랜드 퀘스트’는 한국이 글로벌 기술 리더로 도약하기 위해 해결해야 할 중장기 과제를 담고 있다. 또한, 행사 당일에는 ‘SBS문화재단 그랜드 퀘스트 프라이즈’ 시상식도 함께 열려, 그랜드 퀘스트 주제에 기반한 연구를 수행 중인 신진 과학자 2인을 선정해 연구를 지원할 예정이다. 포럼은 온라인 사전 등록을 통해 참석할 수 있으며, 참가 신청은 공식 홈페이지(https://grandquests.sbs.co.kr)에서 가능하다. 등록 시 초청코드 ‘SBSXGQ2024’를 입력해야 한다.
- 작성일 2025-06-11
- 조회수 161
엄숭호 교수, 고성능 에너지 조립식 저장 물질 친환경 스마트 합성 방법 개발

엄숭호 교수, 고성능 에너지 조립식 저장 물질 친환경 스마트 합성 방법 개발 - 바인더가 필요 없는 에너지 물질의 조립식 적층 연구 - 값싸고 환경친화적인 고성능 전극 물질 생산 가능 확인 ▲ (왼쪽부터) 화학공학부 엄숭호 교수, 제1저자 수리아 박사과정생, 공동 교신저자 사만다 박사후연구원 화학공학부 엄숭호 교수 연구팀이 차세대 에너지 저장 장치의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고성능 에너지 조립식 저장 물질 친환경 스마트 합성 방법을 개발했다. 이번 연구는 수리아 박사과정생과 사만다 박사팀 등이 함께 수행하였으며, 각 구성 소재의 강점을 극대화하는 스마트 적층 기술을 통해 고성능 에너지 저장 장치 구현의 가능성을 입증했다. 연구팀은 이산화망간(MnO2), 탄소(C), 니켈 셀레나이드(NiSe2)을 조합한 전극을 개발하여, 이산화망간의 높은 유사용량성 특성, 탄소의 전도성과 구조적 안정성 개선, 니켈 셀레나이드의 전기화학적 활성을 효과적으로 활용하였다. 정교한 코어-쉘 구조*와 높은 다공성, 전하 수송 효율이 결합된 비대칭 전극은 전기 자동차의 필수 구성요소인 슈퍼커패시터(SC)**와 같은 에너지 저장 장치의 성능을 획기적으로 향상시켜 차세대 전극 재료로 사용되었다. * 코어-쉘 구조: 조립식 에너지 물질 실현의 모델 검증을 위한 구조 ** 슈퍼커패시터(SC): 전기에너지를 빠르게 저장하고, 높은 전류를 순간적 또는 연속적으로 공급하는 고출력형 전기 에너지 저장 소자 연구팀이 개발한 조립식 비대칭 전극은 우수한 전기화학적 특성을 입증했다. 조립식 에너지 물질의 비대칭 전극은 272.24 mAh g-1 특정 용량을 달성하고 10,000사이클 후에도 75.8%의 용량을 유지하는 등 뛰어난 전기화학적 특성을 보이며 견고성을 나타냈다. 해당 전극은 또한 실제 하이브리드 슈퍼커패시터(SC) 장치에 사용되었을 때, 하이브리드 시스템은 53.4 Wh kg-1 의 우수한 에너지 밀도와 5,250W kg-1 의 고출력 밀도를 제공하면서 기존의 많은 재료에 필적하거나 능가했다. 20,000번의 충ㆍ방전 후에도 배터리 효율이 96.8%로 높고 용량 유지율도 76%를 기록해 장기적 상용화 가능성을 보여주었다. 엄숭호 교수와 사만다 박사는 “이번 연구는 고성능ㆍ저비용 ㆍ지속 가능한 에너지 저장 기술을 향한 중요한 진전을 나타낸다”며, “나노엔지니어링과 소재 간 시너지를 결합한 이번 설계 전략은 유연 전자기기와 다른 하이브리드 시스템 개발을 위한 로드맵을 제공할 것”이라고 소개했다. 또한 “코어-쉘 구조는 다른 전이 금속 화합물에도 적용 가능해, 다양한 응용 분야에 맞춘 슈퍼커패시터 개발로도 확장될 수 있다.”고 덧붙였다. 연구팀은 현재 생체 모사 시스템과 본 연구 결과를 결합한 첨단 전기화학 특성을 더 깊이 이해하기 위한 노력과 차세대 에너지 저장 물질로 활용할 수 있는 최적화한 후속 연구를 함께 진행하고 있다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 중견 연구자 후속 연구 지원사업과 한-EU 협력 진흥 사업의 지원으로 진행되었으며, 논문의 중요성을 인정받아 신속 출간으로 4월 12일에 온라인 게재되었다. ※ 논문명 : Enhanced Electrochemical Performance through the Structural Core-shell Morphological Tuning of δ-MnO2@C@NiSe2 and Realization of Asymmetry Energy Storage Devices ※ 저널 : Chemical Engineering Journal(Impact Factor 13.4) ※ DO I: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.162500
- 작성일 2025-06-11
- 조회수 98
건축학과 박은주 교수, 번역서『공간 안에서』 출간

건축학과 박은주 교수, 번역서『공간 안에서』 출간 ▲ 『공간 안에서(SPACE WITHIN)』(로버트 맥카터 지음, 박은주·이근혜 옮김) 건축학과 박은주 교수의 역서 『공간 안에서(SPACE WITHIN)』(로버트 맥카터 지음, 박은주·이근혜 옮김)가 우리 대학 출판부에서 출간되었다. 박은주 교수는 건축 설계 과정에서의 창의성과 사회적 상호작용을 주요 연구 주제로 삼아 활발한 활동을 펼치고 있으며, 현대 건축 교육과 실무의 새로운 방향성을 모색하는 연구를 이어가고 있다. 이 책은 이러한 연구의 연장선으로서, 진정한 건축은 단지 네 개의 벽과 지붕으로 만들어진 것이 아니라 그 안에 존재하는 ‘내부 공간’에 있음을 강조하고 있다. 즉, 건축을 평가하는 유일하고 가장 적절한 방법은 그 공간을 직접 경험하는 것이다. 특히, 거주자에 의해 내부 공간이 사용되는 방식, 건축물의 구축 방법과 재료, 그리고 이들 간의 상호 관계에 중점을 두어야 한다고 반복해서 설명하고 있다. 내부 공간에서의 경험은 건물에 거주하는 모든 사람들에게 매우 중요한 요소이지만, 현대 건축에서는 여전히 많은 디자이너들이 건물의 시각적 형태와 외관에 집중하며 이러한 측면을 간과하는 경우가 많은데, 이 책에서 강조하는 것은 건축 디자인은 건물의 외부 형태가 아닌 내부 공간 경험, 즉 ‘공간 안에서(Space within)’ 생활하는 것에 기반을 두고 정의되어야 한다는 점이다. 이는 건축물을 외부에서 ‘바라보는’ 시각적 인상보다, 그 내부 공간에서 ‘살아가는’ 경험이 더욱 중요하다는 것을 의미한다. 박은주 교수는 이 책을 통해서 모두가 우리가 사는 공간과 그 경험의 본질을 다시 발견할 수 있기를 바라고 있다. 또한 공간은 몸으로 느끼고 마음으로 기억하는 세계임을 깨닫는 과정이 되기에 충분하다고 덧붙였다.
- 작성일 2025-06-11
- 조회수 147
이진기 교수, 대한기계학회 남헌학술상 수상

이진기 교수, 대한기계학회 남헌학술상 수상 기계공학부 이진기 교수가 대한기계학회에서 수여하는 ‘남헌학술상’을 수상했다. 남헌학술상은 열유체공학 분야에서 탁월한 연구 업적으로 학문 발전에 기여한 연구자에게 수여되는 상이다. 1993년, 이택식 전 회장(호: 남헌)이 학술 진흥을 위해 기탁한 기금의 과실로 제정되었으며, 이후 매년 유체공학 분야에서 뛰어난 연구 성과를 이룬 학자를 선정해 시상하고 있다. 이진기 교수는 “Enhanced Liquid Transport on a Highly Scalable, Cost-Effective, and Flexible 3D Topological Liquid Capillary Diode(액체 수송을 위한 고도로 확장 가능하고 경제적이며 유연한 3차원 형태의 액체 모세관 다이오드의 개발)”를 포함해 유체공학 분야에서 다수의 우수한 연구 성과를 국내외 학술지에 발표해 왔다. 해당 연구는 액체가 한 방향으로만 흐르도록 정밀하게 제어할 수 있는 구조적 설계를 제시한 것으로, 별도의 펌프 없이도 유체의 흐름을 효과적으로 유도할 수 있다는 점에서 높은 평가를 받았다. 특히 열전달, 바이오칩, 냉각 시스템 등 다양한 응용 분야에 활용 가능성이 높아, 이 교수의 지속적인 학문적 기여가 이번 수상으로 이어졌다.
- 작성일 2025-04-09
- 조회수 1072
인쇄공정의 물방울 모양을 바꾸어, 정교한 조작이 가능한 부드러운 인공 손가락 개발

인쇄공정의 물방울 모양을 바꾸어, 정교한 조작이 가능한 부드러운 인공 손가락 개발 - 계면 제어를 통해 인쇄공정의 물방울 모양을 계층의 미세돔구조로 변형 - 정교한 조작이 가능한 고성능 저가형 부드러운 인공 손가락 적용 ▲ (왼쪽부터) 성균관대 방창현 교수, 한국표준과학연구원 김민석 박사, 성균관대 전승환, 민형호 박사 화학공학부 방창현 교수 연구팀은 한국표준과학연구원 김민석 박사 연구팀과 공동 연구를 통해 인쇄공정 중 손쉬운 물방물 형태 변형 기술을 개발하여 고성능의 압력과 온도를 동시에 감지할 수 있고 정교한 조작이 가능한 고성능의 저가형 부드러운 인공 손가락을 개발했다. 연속 인쇄 기술은 다양한 전자소자 제조에 있어서 경제성이 높아 최근 주목을 받고 있다. 특히, 기존 고성능의 촉각센서들은 복잡한 여러 층의 적층 기술들(포토리소그래피 또는 여러 층의 코팅 공정)이 요구되어, 고가의 장비가 필요하거나 시간이 많이 소모되는 단점이 있다. 따라서, 단일 인쇄공정만으로 다양한 3차원 계층형* 미세구조의 전도성 나노복합체를 제조하는 기술을 개발하는 데 어려움이 있었다. 또한, 기존의 인쇄 가능한 인공 촉감 소자들의 경우, 구조적 한계로 인해 높은 감도와 선형성**을 동시에 갖는 성능을 구현에 한계가 있어 인간의 손과 같이 정교한 조작에 제한이 있었다. * 계층형: 서로 다른 크기나 형상들이 다층적으로 구성된 구조 ** 선형성: 물리적 입력 신호와 전기적 출력 신호 사이의 관계가 일정한 비례식을 따르는 정도 ▲ 인쇄 공정을 통해 제조한 전도성 3차원 계층 미세구조 형성 원리 및 인공 촉감 센서 응용 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 인쇄공정으로 잉크의 물방울 형태의 마랑고니 흐름*** 제어의 원리를 밝혀 다양한 3차원 전도성 계층형 미세구조들을 제조할 수 있는 기술을 최초로 개발했다. 연구팀은 인쇄공정 중 잉크의 점도, 표면 에너지, 온도를 손쉽게 조절하고, 이론적 원리를 밝혀 한 번의 인쇄공정으로 3차원 계층형 전도성 구조의 변형이 가능한 것을 확인했다. ***마랑고니 흐름: 계면을 따라 표면 장력의 크기가 일정하지 않을 때 표면장력이 낮은 곳에서 높은 곳으로 유체가 이동하는 현상 ▲ 인쇄공정으로 제작된 고성능 부드러운 인공 손가락 기술 및 3차원 미세 돔구조들의 압력 감지 원리 이를 활용하여, 연구팀은 인쇄공정으로 개발한 전도성 계층형 미세 돔구조를 고민감과 고선형성을 갖는 고밀도의 압력센서층에 적용했다. 전도성 계층형 미세 돔구조는 돔구조 위에 작은 돔들이 계층적으로 배열되어 있어, 압력 변화에 따라 전기적 접촉 면적이 민감하고 선형적으로 증가하도록 설계되었다. 또한, 압력 센서 상부층에 압력의 영향을 거의 받지 않고 온도를 정확하게 감지 가능한 방패처럼 생긴 미세한 돔 구조를 고밀도 온도 센서층에 적용했다. 이렇게 만들어진 고밀도의 고성능 압력과 온도 센서 배열 모두 간단한 연속 프린팅 공정으로 만들어졌으며, 손가락과 같은 곡면을 가진 탄성 소재 위에 연구팀의 계면 제어 기술로 원하는 돔 모양으로 쉽게 제작할 수 있다. ▲ 사람과 같이 정교한 조작이 가능한 고성능 저가형 부드러운 인공 손가락 응용 기술들 연구팀은 인쇄 가능한 압력과 온도를 동시에 감지가 가능한 고밀도의 고성능 인공 손가락 표피 센서를 촉감 피드백 기술****과 접목하였다. 연구팀은 기술이 적용된 저가형 고성능의 부드러운 인공 손가락은 높은 감도와 높은 선형성을 동시에 가져 부서지기 쉬운 비스킷을 잡거나, 부드러운 과일을 수확하는 등의 다양한 정교한 조작들이 가능함을 확인했다. ****촉각 피드백 기술:　접촉이나 압력 정보를 감지하고, 이를 바탕으로 로봇 손의 악력 정도를 실시간으로 조절하는 기술 방창현 교수는 “간단한 연속 인쇄공정을 이용한 고성능 촉감 센서를 제조하는 기술은 사람 손가락처럼 섬세하고 정교한 조작이 가능한 부드러운 저가형 인공 손가락으로 적용할 수 있으며, AI 기술과 접목한 차세대 로봇 기술, 의료 및 스마트 팜 산업 등에 확장 가능할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 관련 연구는 공동연구기관인 ㈜피지오닉스와 협력을 통해 현재 상용화를 추진 중이다. 본 연구는 국가과학기술연구회가 추진하는 융합연구단사업, 산업통상자원부가 추진하는 시장선도형 K-sensor 기술개발사업, 과학기술정보통신부가 추진하는 한국연구재단 기초연구실지원사업 및 개인기초연구(중견연구) 지원으로 수행되었다. 이번 연구성과는 국제학술지 InfoMat (IF: 22.7, 재료 분야 JCR 상위 3%)에 3월 6일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Easy-to-morph printable conductive Marangoni-driven 3D microdome geometries for fingertip-curved E-skin array with an ultragentle linear touch ※ 저널: InfoMat ※ DOI: https://doi.org/10.1002/inf2.70001
- 작성일 2025-04-09
- 조회수 1093
이진기 교수 연구팀, AI 기반 이중에멀젼 생성 자동화 시스템 개발

이진기 교수 연구팀, AI 기반 이중에멀젼 생성 자동화 시스템 개발 - AI 기술로 정밀한 이중에멀젼 라이브러리 생성 완전 자동화 성공 - 세포생물학·약물전달·소재 합성 등 다양한 분야에서 활용 기대 ▲(왼쪽부터) 우리 대학 이진기 교수, 펜실베니아 대학교 이대연 교수, Warren D. Seider 교수 (펜실베니아 대학교), 신성훈 박사과정생 (성균관대), Owen D. Land 박사과정생 (펜실베니아 대학교) 우리 학교 기계공학부 이진기 교수 연구팀이 펜실베니아 대학교 (University of Pennsylvania) 화학·분자생명공학부 이대연 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 인공지능 기술을 활용하여 이중에멀젼* 라이브러리 생성 과정을 자동화한 시스템인 ADLib**(Automated Droplet Library generator)을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 고속카메라와 딥러닝 기반 객체 인식 모델, 피드백 제어 알고리즘을 통합하여, 이중에멀젼을 정밀하게 생성·분류·수집하는 과정을 완전 자동화한 것이 특징이다. * 이중에멀젼: 내부 액적이 또 다른 액적 내부에 유화되어 존재하는 구조로, 세포배양, 바이오어세이, 약물전달 및 스마트소재 합성 등 다양한 응용 가능성을 지닌 복합 유체 구조 ▲ 자동화 액적 라이브러리 생성 시스템, ADLib (Automated Droplet Library generator)의 구성 기존의 미세유체기기를 활용한 이중에멀젼 생성은 고도의 숙련을 요구하며 외부 요인에 민감해 사용자의 지속적인 관찰과 개입이 필요했으나, 연구팀의 ADLib 시스템은 이 과정을 완전 자동화하여 반복성과 신뢰성을 획기적으로 향상시켰다. ▲ ADLib 구동의 예: AI기반 이중에멀전 생성 및 수집 연구팀은 객체 인식** 모델을 통해 이중에멀젼 생성상태를 실시간으로 분석하고, 이상 상태 감지 시 자동으로 회복 조치를 취해 정밀한 생성 모드를 유지할 수 있도록 했다. 또한, 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)를 통해 원하는 특성 (크기, 셸 두께, 농도)의 범위를 입력하면 25종의 균일한 이중에멀젼으로 이루어진 액적 라이브러리를 자동으로 생성·수집할 수 있다. ** 객체 인식(Object detection): 영상 또는 이미지에서 특정 물체를 찾아내고, 위치와 종류를 식별하는 인공지능 기술로, 자율주행, 보안, 헬스케어 등 다양한 분야에 활용된다. 이진기 교수는 “이번 연구는 미세유체 기반 복합 액적 생성의 전 과정을 인공지능으로 대체한 최초의 사례로, 자동화 실험 시스템의 새로운 기준을 제시한 것”이라며 “향후 약물전달체 설계, 고속 생물학 실험, 신소재 탐색 등 다양한 분야에서 실험 효율성과 정확도를 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 본 연구는 4단계 BK21사업 대학원생 해외연수 지원사업과 교육부, 과학기술정보통신부, 미국 NSF의 지원을 받아 수행되었으며, 나노 및 재료과학 분야의 권위 있는 국제학술지 Small (IF: 13)에 2025년 3월 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Artificial Intelligence‐Empowered Automated Double Emulsion Droplet Library Generation ※ 저널: Small ※ DOI: doi.org/10.1002/smll.202412099 ※ 저자정보 - 1 저자: 신성훈 박사과정(성균관대학교) - 공동 저자: Owen D. Land 박사과정, Warren D. Seider 교수 (펜실베이니아 대학교) - 교신 저자: 이진기 (성균관대학교), 이대연 교수 (펜실베니아 대학교)
- 작성일 2025-04-09
- 조회수 1021
전일ㆍ이진욱 교수, 노벨화학상 수상자와 함께 페로브스카이트 태양전지 연구 방법론 정립

전일ㆍ이진욱 교수, 노벨화학상 수상자와 함께 페로브스카이트 태양전지 연구 방법론 정립 - 세계적 권위 학술지 네이처 리뷰 메소드 프라이머에 연구 성과 발표 ▲(왼쪽부터) Moungi G. Bawendi 교수, 이진욱 교수, 전일 교수, 한지예 연구교수, 박건우 박사과정생 전일 교수와 이진욱 교수는 2023년 노벨화학상 수상자인 모운지 바웬디(Moungi Bawendi) 교수와 함께 페로브스카이트 태양전지(Perovskite Solar Cells, PSCs)의 연구를 방법론 관점에서 최초로 정립하고, 해당 성과를 세계적인 학술지 네이처 리뷰 메소드 프라이머에 지난 1월 16일에 발표했다. 페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양전지로 주목받으며, 높은 효율과 저비용 제조 가능성으로 기존 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 기술로 평가받고 있다. 그러나 상용화를 위해 해결해야 할 기술적 과제들이 남아 있으며, 이번 연구는 이러한 문제 해결을 위한 체계적인 방법론을 제시한 점에서 큰 의미를 가진다. 논문에서는 고성능 페로브스카이트 태양전지를 제작하는 다양한 방법을 체계적으로 정리하고, 핵심 구성 요소인 광활성층, 전하 수송층, 전극의 역할과 특성을 분석하였다. 또한, 현재 기술의 한계를 진단하고, 향후 연구 및 발전 가능성에 대한 방향을 제시하였다. ▲ (왼쪽부터) 이진욱 교수, 전일 교수 전일 교수와 이진욱 교수는 페로브스카이트 태양전지 분야에서 활발한 연구 활동을 펼쳐왔다. 두 연구팀은 국내에서뿐만 아니라 해외 유수한 대학 및 기관(MIT, UTokyo, EPFL, AlTO 등)들과 공동 연구로 매년 우수한 연구성과를 도출하고 있다. 전일 교수는 미생물, 자가치유 고분자, 그래핀 등 다양한 나노소재를 활용한 페로브스카이트 태양전지를 연구하며, 특히 금속 전극과 납을 대체하는 기술 개발에서 세계적 성과를 내고 있다. 그는 금속전극을 대체한 페로브스카이트 태양전지 부문에서 광전변환 세계 최고 효율 기록을 보유하고 있으며, 비납계 페로브스카이트 태양전지 부문에서 광전변환 효율 국내 최고 기록의 공인인증서를 보유하고 있다. 이진욱 교수는 2021년부터 매년 세계 상위 1% 연구자로 선정(HCR, Highly Cited Researcher in cross-field)될 정도로 해당 분야에서 세계적인 권위를 인정받고 있다. ▲ (위) 이진욱 교수, 전일 교수, (아래) 박건우 박사과정생, 한지예 연구교수 이번 연구는 우리 대학 SAINT 및 전일 교수 연구실 소속 한지예 연구교수, 이진욱 교수 연구실 소속 박건우 박사과정생, 그리고 모운지 바웬디 교수 연구실의 Shaun Tan 박사가 주저자로 참여하였다. 이번 연구는 한국 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 지원을 받았으며, 미국 Energy Efficiency and Renewable Energy (EERE), 유럽연합 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램, 독일 Special Priority Program의 후원을 통해 수행되었다. ※ 논문명: Perovskite solar cells ※ 저널명: Nature Reviews Methods Primers (IF: 50.1) ※ DOI: https://doi.org/10.1038/s43586-024-00373-9 ※ 저자: 한지예 연구교수(제1저자), 박건우 박사과정생(제1저자), Shaun Tan 박사(제1저자, MIT), Yana Vaynzof 교수(TU Dresden), Jingjing Xue교수(ZJU), Eric Wei-Guang Diau 교수(NCTU), Moungi G. Bawendi 교수(교신저자, MIT), 이진욱 교수(교신저자, 성균관대 나노공학과 & SAINT), 전일 교수 (교신저자, 성균관대 나노공학과 & SAINT)
- 작성일 2025-04-09
- 조회수 997
공과대학 제40회 추강장학금 수여식 개최

공과대학 제40회 추강장학금 수여식 개최 고원물산 박상조 회장(화공 66)의 모교에 대한 애정과 후배 양성을 위한 헌신으로 시작된 ‘공과대학 제40회 추강장학금 수여식’이 지난 3월 21일(금), 자연과학캠퍼스 제2공학관 내 박상조강의실에서 개최되었다. 박 회장의 깊은 모교 사랑을 반영하여, 올해 장학금 수여 대상 학과는 기존 화학공학과에서 기계공학과, 신소재공학과로 확대되었다. 올해 장학금 수여자는 다음과 같다. 신소재공학과 석사과정 2기 김민혁, 화학공학과 석·박사통합과정 2기 백제준, 박사과정 4기 이보령, 박사과정 2기 임성균, 석·박사통합과정 5기 정지수, 기계공학과 석사과정 2기 정현준, 화학공학과 석·박사통합과정 4기 황예진 학생으로, 각 학생에게 300만 원의 장학금이 전달되었다. 이날 행사에는 김태성 공과대학장을 비롯한 9명의 교원이 참석했으며, 박상조 회장이 직접 장학증서를 전달하며 학생들의 앞날을 축하하고 격려했다. 한편, 박 회장은 2004년부터 총 17억 7,400만 원을 기부하여 ‘추강박상조장학기금’을 조성하였으며, 지금까지 공과대학 및 법학전문대학원 소속 학생 211명에게 총 8억 7,850만 원 규모의 장학금을 지원해오고 있다.
- 작성일 2025-04-09
- 조회수 1203
김태성 교수 공동연구팀, 차세대 양자 암호화 기술 개발

김태성 교수 공동연구팀, 차세대 양자 암호화 기술 개발 - 위상 절연체의 확률론적 역전 대칭 붕괴 메커니즘 규명 ▲ (왼쪽부터) 김태성 교수, 권석준 교수, 김건형 석사과정 ▲ (왼쪽부터) 이진형 석박통합과정생, 석현호 박사, 강태우 박사과정생 기계공학과 김태성 교수 연구팀은 권석준 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 반데르발스 위상 절연체 내 무작위적으로 발현된 격자 대칭 붕괴 특성을 규명하고, 이를 기반으로 차세대 양자 암호화 기술(Physically unclonable function, 이하 PUF)을 개발했다고 밝혔다. 4차 산업 혁명의 도래로 인한 인공지능(Artifical intelligence) 기술의 발달과 함께 사물 인터넷(Internet of Things) 해킹으로 인한 피해 및 사례가 증가하고 있다. 이는 일상 속 스마트폰과 같은 디바이스 해킹으로 인한 개인정보 유출 위험이 존재하기에 보안 시스템 개발이 시급한 상황이다. 하드웨어 기반의 보안 소자 PUF는 반도체 제조 공정에서 발생하는 무작위한 물리적 변동성을 활용해 물리적으로 복제 불가능한 고유 인식 키를 생성 가능하며, 소형화된 기기에서도 쉽게 구현 가능하여 IoT 기기의 해킹 방지에 적합하다. 하지만 기존의 PUF 소자는 보안 성능을 높이기 위해 보안키가 생성되는 조합의 수를 늘려야 하고, 이러한 보안키 조합을 증가시키기 위해 PUF 하드웨어의 구조를 바꿔야 하는 치명적인 한계가 있었다. 이에 연구팀은 반데르발스 위상 절연체의 특성에 주목하여 기존 PUF 소자의 한계를 극복하였다. 위상 절연체(Topological Insulator)란 격자 구조의 역전 대칭성(Inversion Symmetry)에 의한 위상학적 보호를 기반으로 내부는 절연 특성을 가지며, 표면에서는 전기가 흐르는 전도 특징을 갖는 물질로 최근 양자 컴퓨팅 연구에 활발히 활용되고 있다. 연구진은 이러한 위상학적인 보호를 저온 플라즈마 공정을 통해 최상단층을 황화(Sulfurization)시키며 원자 단위에서 무작위하게 역전 대칭성의 붕괴를 유도하였고, 이는 무작위한 강유전 분극 분포를 나타냄에 따라, 외부 전력 없이 자가전력으로 작동 가능한 나노미터(nm) 수준의 고보안성 PUF 소자를 구현하였다. 연구진이 해당 PUF의 보안 성능을 분석한 결과, 0과 1로 구성된 난수 배열 중 ‘1’이 발생할 확률값이 약 50.12 %로 계산되어 암호화에 있어 최적의 무작위성을 확보할 수 있다는 점을 밝혔다. 더 나아가 연구팀은 평면외 강유전 도메인 및 PUF의 크기를 제어할 수 있음을 검증하였다. 또한, 연구에서 사용된 저온 플라즈마 공정은 대면적 합성이 가능함에 따라 해당 암호화 소자가 상용화 및 양산 목적으로도 적합함을 검증하였다. ▲ 차세대 양자 암호화 소자의 도식 및 격자의 역전 대칭성 붕괴 메커니즘 규명 김태성 교수는 “반데르발스 위상 절연체의 격자 대칭 붕괴 특성을 활용한 차세대 양자 암호화 기술은 단일 플라즈마 공정으로 자가전력/고보안성 암호화 성능을 확보할 수 있다”며 “이 기술이 차세대 인공지능 및 양자 보안 플랫폼에 중요한 기반이 될 것”이라고 강조했다. 본 연구에는 기초과학연구원 (IBS) 양자나노과학 연구단, 서울대학교 박정원 교수 연구팀, 파크시스템스 R&D 센터가 공동 연구진으로 참여하였다. 해당 성과는 한국연구재단(NRF)의 지원으로 수행되었으며 재료 과학 분야의 세계적인 학술지인 어드밴드스 머터리얼즈 (Advanced Materials, IF: 29.6, JCR 상위 1% 이내)지에 2월 19일 온라인 개재됐다. ※ 논문명: Stochastically broken inversion symmetry of van der Waals topological insulator for nanoscale physically unclonable functions ※ 학술지: 어드밴드스 머터리얼즈 (Advanced Materials, IF: 29.6, JCR 상위 1% 이내) ※ 논문링크: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419927
- 작성일 2025-02-27
- 조회수 1888