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- [연구] 에너지과학과 명창우 교수 공동연구팀, 친환경 피셔-트롭쉬 전기화학촉매 개발
- 에너지과학과 명창우 교수 공동연구팀, 친환경 피셔-트롭쉬 전기화학촉매 개발 - 상온·상압에서 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 친환경 기술 제시 - 국제학술지 Advanced Energy Materials 표지 논문으로 선정 ▲ (왼쪽부터) 충남대 양주현 연구원, 성균관대 심기범 연구원, 충남대 박소정 연구원, 충남대 이충균 교수, 성균관대 명창우 교수, 충남대 손영구 교수 에너지과학과 명창우 교수 연구팀과 충남대 화학과 손영구 교수 연구팀은 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 전기화학촉매를 개발했다. 연구팀은 상온·상압 조건에서 온실가스 이산화탄소를 유용한 탄화수소*로 전환할 수 있음을 실험과 이론으로 증명했다. ※ 탄화수소: 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물 이번 연구에서 개발된 촉매는 기존 고온·고압 열촉매와 달리 전기를 이용해 낮은 온도와 압력에서도 이산화탄소를 탄화수소로 전환할 수 있어 환경부담을 크게 줄일 수 있다. 촉매*는 금 나노입자와 페로브스카이트 구조를 갖는 스트론튬 타이타네이트(SrTiO3)을 기반으로 하며 연구팀은 금 나노입자와 페로브스카이트 간 상호작용이 촉매 활성을 유도했음을 밝혀냈다. ※ 촉매: 반응과정에서 소모되지 않으면서 반응속도를 변화시키는 물질 피셔-트롭쉬 반응은 전통적으로 고온·고압에서 합성가스를 탄화수소로 전환하는 복잡한 화학반응이다. 연구팀은 이번 연구가 전기화학적 방식으로 피셔-트롭쉬 반응을 구현해낼 수 있음을 보여준 사례라고 설명했다. 손영구 충남대 교수는 “이번 성과는 이산화탄소와/일산화탄소 환원 반응을 통한 액체연료제조에 있어 전기화학적 가능성을 제시한 중요한 발견”이라고 말했다. 명창우 성균관대 교수는 “이번 연구는 기계학습을 활용한 촉매 연구 가능성까지 보여주었으며 이는 향후 촉매 개발에 중요한 발판이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구과제, 우수신진연구과제와 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 지원으로 수행됐으며 연구결과는 지난 9월 26일 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 표지논문으로 게재됐다. ▲ 이산화탄소의 전기화학적 피셔-트롭쉬 탄화수소 전환 가능성을 밝힌 손영구 교수와 명창우 교수 공동연구팀의 이번 성과가 Advanced Energy Materials 표지논문으로 선정되었다. ※ 논문명: Exploring Direct Electrochemical Fischer–Tropsch Chemistry of C1–C7 Hydrocarbons via Perimeter Engineering of Au–SrTiO3 Catalyst ※ 저널: Advanced Energy Materials(IF: 24.4) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/aenm.202402062
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- 작성일 2024-11-07
- 조회수 409
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- [연구] 에너지과학과 명창우 교수 연구팀, 대규모 원자 모델링 AI 개발
- 에너지과학과 명창우 교수 연구팀, 대규모 원자 모델링 AI 개발 - 대규모 원자 모델링 통해 얼음 상태도 등 다양한 재료 응용 가능성 선보여 ▲ (왼쪽부터) 에너지학과 명창우 교수, 유수행 연구교수, 김동건 석사과정생, Radhakrishnan Sundheep 연구원 에너지과학과 명창우 교수 연구팀(제1저자: 유수행 연구교수)이 대규모 원자 모델링을 위한 새로운 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 연구팀은 이 기술을 통해 얼음의 상태도, 질화 붕소 액체상, 리튬 고체 전해질 등 다양한 재료의 물리적 성질을 정확하게 예측하는 데 성공했다. 기존에는 슈뢰딩거 방정식*을 이용해 재료의 물리적/화학적 성질을 예측해왔으나, 많은 계산량으로 인한 한계가 있었다. 그러나 이번에 개발된 베이지안* 위원회 머신(Bayesian Committee Machine, BCM) 포텐셜*을 통해 더 빠르고 효율적인 시뮬레이션이 가능해졌다. 이는 에너지, 반도체, 바이오 등 여러 산업에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. * 슈뢰딩거 방정식: 전자 및 원자의 거동을 기술하는 양자역학 방정식 * 베이지안: 기존의 확률예측을 새로운 정보를 기반으로 지속적으로 업데이트하는 머신러닝 학습의 한 가지 방식 * 포텐셜: 원자 및 분자가 어떻게 상호작용하는지 예측하는 모델 BCM 모델은 압력을 학습하는 커널 기반 머신러닝 기술을 사용하여, 분자동역학 시뮬레이션을 실시간으로 학습하며 수행할 수 있다. 이를 통해 얼음의 상태도와 같은 복잡한 물리적 현상도 정확하게 예측할 수 있게 되었으며, 리튬 고체 전해질과 질화 붕소 액체상의 특성도 재현할 수 있다. 연구에 참여한 유수행 연구교수는 “이번에 개발된 머신러닝 포텐셜은 앞으로 118종의 원소를 제1원리 수준에서 시뮬레이션할 수 있는 범용 기술의 기초가 될 것”이라고 밝혔다. 명창우 성균관대 교수는 “제1원리 계산은 많은 시간과 컴퓨팅 자원이 소요되지만, 범용 머신러닝 포텐셜을 사용하면 계산 시간을 대폭 줄일 수 있어 배터리, 태양전지, LED와 같은 에너지 소재를 더 빠르고 효율적으로 개발할 수 있을 것"이라고 설명했다. 이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구사업, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 국가슈퍼컴퓨팅센터의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제 학술지 Physical Chemistry Chemical Physics(PCCP)에 7월 31일 게재되었다. 같은날 명창우 교수는 동 학술지에서 차세대 신진연구자로 선정되었다. ※ 논문명: Active sparse Bayesian committee machine potential for isothermal-isobaric molecular dynamics simulations ※ 논문링크: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cp/d4cp01801j ※ 저자명: Soohaeng Yoo Willow, Dong Geon Kim, R. Sundheep, Amir Hajibabaei, Kwang S. Kim and Chang Woo Myung
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- 작성일 2024-11-07
- 조회수 73
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- [연구] 에너지과학과 임재훈 교수 연구팀, 초실감 디스플레이 구현 핵심 소재 개발
- 에너지과학과 임재훈 교수 연구팀, 초실감 디스플레이 구현 핵심 소재 개발 -양자점 전계발광소자 밝기 · 안정성 한층 더 끌어올려 산화니켈-산화마그네슘 합금(NiMgO) 나노입자를 이용한 전무기 양자점 발광소자. (성균관대 제공)/뉴스1 (대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 초실감 디스플레이를 구현할 핵심 원천 소재 기술을 개발해 주목된다. 한국연구재단은 성균관대 에너지과학과 임재훈 교수 연구팀이 양자점 전계발광소자의 밝기와 안정성을 한층 더 끌어올릴 수 있는 전무기 소자의 핵심 요소인 무기 홀전달층의 원천 소재를 개발했다고 31일 밝혔다. 양자점 기반 전계발광소자는 높은 색순도로 인해 차세대 디스플레이를 구현할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다. 그러나 양자점 전계발광소자를 차세대 초실감 디스플레이, 옥외 디스플레이, 산업용 광원 등으로 확대하려면 단위 면적당 광량을 범용 디스플레이 대비 10배 이상 높여야 하는데, 현재 널리 사용되는 유기 홀전달층의 경우 낮은 전도도와 열적 불안정성으로 기술을 구현하는 데 한계가 있었다. 이에 연구팀은 결함이 제어된 산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자를 발광소자의 홀전달층으로 도입해 전무기 전계발광소자의 외부양자효율을 16.4%까지 높이는 데 성공했다. 특히 산화니켈-산화마그네슘 합금 나노입자의 경우 합성 과정에서 내·외부의 니켈 공공이 과도하게 발생해 광효율을 저해시키는 문제가 있었는데 연구팀은 표면에 존재하는 니켈 공공을 제거하기 위해 홀전달층의 홀 전도도를 낮추고 양자점 내부로부터의 홀 추출 과정을 억제함으로써 소자 효율을 향상시키는 수산화마그네슘을 나노입자 표면에 처리, 전무기 전계발광소자의 외부양자효율을 기존 기술과 비등한 수준으로 끌어올렸다. 임재훈 성균관대 에너지과학과 교수. /뉴스1 임재훈 교수는 “이번 연구는 대한민국 12대 국가전략기술 중 하나인 차세대 초실감 디스플레이에 양자점 기술이 사용될 수 있음을 보인 사례”며 “전무기 소자의 효율과 안정성을 더욱 높일 수 있도록 산화물 나노입자 합성법을 고도화하고 초고해상도 화소를 제조하는 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 과학기술정통부와 한국연구재단이 추진하는 나노·소재기술개발사업, 중견연구, 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 소재 분야의 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스'에 지난달 23일 게재됐다. 뉴스1 : https://www.news1.kr/local/daejeon-chungnam/5585592
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- 작성일 2024-11-07
- 조회수 240
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- [동문] 에너지과학과 장우성 원우, BK21 우수 참여인력 교육부 장관 표창 수상
- 에너지과학과 장우성 원우, BK21 우수 참여인력 교육부 장관 표창 수상 에너지과학과 BK21 신재생에너지 통합시스템 혁신인재양성 교육연구단(연구단장 윤원섭 교수)의 참여대학원생과 신진연구인력으로 참여했던 장우성 원우가 ‘2022년 4단계 BK21사업 우수 참여인력’으로 부총리 겸 교육부 장관 표창을 수상했다. 이번 표창은 4단계 BK21 사업의 교육연구단(팀) 참여대학원생 및 신진연구인력 중 탁월한 성과를 창출한 인재들을 발굴하고 성장을 지원하기 위해 선정되었으며, 표창 규모는 참여대학원생 및 신진연구인력 포함 총 24명이다. 참여대학원생인 장우성 학생은 2017년 3월부터 2022년 12월까지 BK21 사업에 연구원으로 참여하여 에너지 소재의 결정 구조 및 화학 상태를 원자단위에서 규명하는 주사투과전자현미경 분석기술을 개발하고 이를 바탕으로 초미세 반도체 및 촉매 소재 내 원자 구조와 상 안정 메커니즘들을 규명하였다. Science를 포함한 총 19편의 SCI급 논문 게재, 학회 및 교내 총장상 수상 4건, 특허 출원 2건 및 등록 2건 등 학계와 산업분야 모두에서 연구자로서의 능력을 인정받아 이번 표창 수상자로 선정되었다. 장우성 학생은 “지도교수님이신 김영민 교수님의 훌륭한 지도와 연구실 동료들의 따뜻한 지원이 있어 표창을 받을 수 있었다.”며 “앞으로 더욱 연구에 정진하여 학문 발전을 위해 노력하겠다.”고 수상소감을 밝혔다. 한편, 신재생에너지 통합시스템 혁신인재양성 교육연구단은 지난 2020년 9월 4단계 BK21 사업의 신사업분야 중 에너지신사업/신재생에너지 분야에 선정되었으며 2027년까지 신재생에너지 분야의 패러다임 변화를 주도하고 선제적인 솔루션 제시를 통해 신재생에너지 통합시스템 산업에서 중추적 역할을 수행할 ‘패스파인더’ 혁신인재 양성을 목표로 사업을 진행한다.
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- 작성일 2024-03-29
- 조회수 876
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- [교수동정] 에너지과학과 김기재 교수, 제3회 배터리 산업의 날 대통령 표창 수상
- 에너지과학과, 성균에너지과학기술원 김기재 교수, 제3회 배터리 산업의 날 대통령 표창 수상 에너지과학과, 성균에너지과학기술원 김기재 교수가 지난 11월 1일(수) 서울 송파구 롯데호텔월드에서 열린 ‘제3회 배터리 산업의 날' 기념식에서 대통령 표창을 수상하였다. ‘배터리 산업의 날'은 산업통상자원부 주관으로 올 한 해 동안의 국내 배터리 산업의 성과를 기념하는 행사로, 우리 대학 김기재 교수는 한국(K) 배터리 산업 발전 및 이차전지 기술 개발에 기여한 공로를 인정받아 금번 수상의 영예를 안게 되었다. 김 교수는 하이브리드 자동차에 적용할 수 있는 대형 이차전지 양산 라인 구축, 초고속 충방전이 가능한 분리막 코팅 소재 개발 등을 통해 K-배터리 첨단화에 기여하고 있다. 김기재 교수는 "수상에 감사드리며 이 표창은 산업발전을 위한 그간의 노고에 대한 결과이며, 본교 연구성과의 우수성을 알리는 계기"라고 소감을 밝혔다.
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- 작성일 2024-03-29
- 조회수 853
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- [교수동정] 에너지과학과 정소희 교수, 퀀텀닷 표면에 따른 화학적 차이 규명
- 에너지과학과 정소희 교수 연구팀(제1저자 김미리 박사, 공저자 최만민 석박통합과정, 최신일 박사과정)은 퀀텀닷(Quantum Dot)의 노출된 표면(facet)을 성공적으로 제어하여 표면 구조 및 관련 화학 반응성의 변화를 규명하였다. 퀀텀닷은 그 크기가 매우 작아 (1-10 nm 수준) 표면 구조의 이해 및 제어가 중요하지만 나노 수준의 결정체의 표면구조를 아는 것은 대단히 어렵다. 이에 연구팀은 정밀히 디자인된 콜로이드 합성법을 통해 노출된 표면이 제어된 퀀텀닷을 합성하였다. 특히, 퀀텀닷의 표면과 리간드(ligand) 결합을 원자수준에서 제어하였으며 이를 통해 단일 표면을 가지는 다면체(tetrahedron, octahedron)와 다중 표면을 가지는 나노구조체(tetrapod, truncated-octahedron) 등에 이르기까지 퀀텀닷 표면 연구를 위한 라이브러리를 구축하는데 성공하였다. 또한, 표면이 잘 정의된(well-defined) 퀀텀닷 구조 및 화학 반응성 이해를 기반하여 초소형 퀀텀닷의 우수한 대기안정성의 화학적 규명, 단일 양자점의 다중 홀전자쌍 발광에 관한 양자기술을 구현하여 차세대 QLED 기술 발전에 기여하였다. 또한 정밀한 표면 리간드 치환기술 개발을 통한 퀀텀닷 박막의 전기적 특성 연속 제어, 퀀텀닷 기반 광전소자의 성능 향상을 제시하는 등 차세대 반도체 기술을 한단계 높은 수준으로 끌어올렸다는 평가를 받았다. 정소희 교수 연구팀은 “본 연구를 통해 연구실에서 10년간 개발해온 초소형 반도체 나노 결정체인 퀀텀닷의 표면 구조 및 관련 화학 반응성 규명의 새로운 장을 연 것에 그 의미가 있다”며 “이를 통해 퀀텀닷의 초균질 특성 확보가 가능할 것으로 기대되어 차세대 양자 기술, 디스플레이, 에너지 소자의 핵심 소재로서 그 역할이 기대된다”고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리 사업 및 중견연구, 소재혁신 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 화학 분야 최상위 학술지인 Accounts of Chemical Research(IF=24.466, JCR 상위 3.63%)에 6월 23일(목) 게재되었다. 논문명: Semiconductor Nanocrystals: Unveiling the Chemistry behind Different Facets
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- 작성일 2024-03-29
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- [교수동정] 에너지과학과 최경민 교수, 전자 궤적이 야구 변화구처럼 휘는 현상을 경금속에서 관측 성공
- 에너지과학과 최경민 교수 연구팀(공동1저자 최영관박사, 공동1저자 고경훈 박사과정)과 포항공대 이현우 교수 연구팀 (공동1저자 조대근 박사과정)은 금속에 전기장을 걸었을 때 전자의 원자핵 주변 궤도 공전 때문에 전자가 전기장과 어긋난 방향으로 휘면서 흘러간다는 것을 세계 최초로 밝혔다. 야구 투수가 빠른 공과 느린 공, 직구와 변화구를 자유자재로 구사하면 타자가 공략하기 힘든 것처럼 전기장을 걸었을 때 생기는 전류 흐름을 자유자재로 조절할 수 있으면 전자소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 연구진은 경금속에서 전자의 스핀 대신 전자가 원자핵 주위를 도는 궤도 각운동량을 이용해서 전자 궤적을 휘게 만들 수 있다는 것을 확인하였다 (궤도 홀 효과). 최경민 교수 연구팀은 “이 연구는 전자의 궤도 각운동량이 고체내에서 제어될 수 있음을 보여준다. 제어가 가능한 궤도 각운동량은 다양한 고체 물리 분야에 적용될 것으로 기대되며, 특히 스핀 각운동량과 결합하여 저전력 자성 메모리 개발에 응용될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 과학분야 세계 최고의 학술지인 Nature 에 2023년 7월 6일에 게재되었다. 논문명: Observation of the orbital Hall effect in a light metal Ti 전자(황금색 구)는 원자핵 (파란색 구) 주변을 어느 방향으로 공전하는지에 따라 서로 다른 궤도 각운동량을 가진다. 궤도 각운동량 방향에 따라서 전자의 궤적이 휘는 현상을 궤도 홀 효과라고 한다. 이 궤도 홀 효과는 전자소자에서 전자의 궤적을 제어하는 원리를 제공한다.
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- 작성일 2024-03-29
- 조회수 1255
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- [동문] 에너지과학과 이원태 박사, 경북대학교 화학교육과 조교수 임용
- 에너지과학과 이원태 박사, 경북대학교 화학교육과 조교수 임용 에너지과학과 졸업생 이원태 박사(에너지과학과 석박사통합과정 13학번, 지도교수 윤원섭)가 경북대학교 화학교육과 조교수로 2024년 3월 임용되었다. 에너지과학과에서 박사학위를 취득 후 2020년 8월부터 신재생에너지 통합시스템 혁신인재양성교육연구단(에너지과학과BK) 박사후연구원, 신개념융복합에너지과학연구소 연구교수로 재직했으며 Chemical Reviews, Nature Energy, Energy & Environmental Science 등을 포함해 35편 이상의 SCI 논문(주저자 및 교신저자 18편) 및 3편의 해외저서, 특허 및 기술이전 3건, BK21 우수 참여인력 부총리 표창, 삼성휴먼테크논문대상 3년 연속 수상 등의 다수의 연구 성과를 보유하고 있다. 이원태 박사는 에너지 저장 및 변환 분야에서 다양한 전극 소재의 반응 및 열화 메커니즘 연구를 통해 기존 에너지 저장 소재들의 성능 개선 인자들을 도출하여 차세대 고에너지 저장 소재 개발 및 발전에 기여했다. 또한 다양한 국내 이차전지 기업들과 기술협력을 통해 K-배터리 산업 최전선의 소재 개발을 진행하고 있다. 이원태 박사는 “성균관대학교 화학과 학부 졸업 후 에너지과학과에서 국가 첨단 전략산업 중 하나인 이차전지 분야 박사학위를 취득하는 동안 스스로 부족한 부분들을 채워나갔다”며 “앞으로 경북대학교 화학교육과에서 후학들과 삶을 공유할 수 있게 되어 성균관대학교에서의 시간이 더욱 값지게 느껴진다.” 라고 소감을 전했다.
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- 작성일 2024-03-21
- 조회수 587
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- [일반] ★2024 신설★ 기초과학부터 반도체·이차전지 트랙까지 아우르는 에너지학과 등장! 사실 신설학과가 아니라는데?
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- 작성일 2023-12-27
- 조회수 303
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- [연구] 에너지과학과 최경민 교수, 물질의 상변화 현상으로부터 스핀 전류 생성 구현
- 에너지과학과 최경민 교수 연구팀은 자성 물질의 상변화 현상이 스핀 전류를 발생시킴을 세계 최초로 구현하였다. 물질은 온도 및 압력에 따라 고체, 액체, 기체 등의 물리적 성질이 명확히 구별되는 상(phase)을 가진다. 상이 변할 때 동반되는 물리적 현상을 이용하면 유용한 도구를 만드는 것도 가능하다. 예를 들어 액체가 기체로 변할 때 에너지를 흡수하는 성질을 이용하여 에어컨을 만들 수 있다. 자성 물질도 강자성(ferromagnetic), 반강자성(antiferromagnetic), 상자성(paramagnetic) 등 서로 다른 상이 존재한다. 이러한 자기적 상이 변할 때는 에너지뿐만 아니라 각운동량을 흡수 또는 방출해야 한다. 성균관대 최경민 교수 연구팀은 FeRh 물질의 반강자성과 강자성 상 사이의 자기적 상변화 과정에서 발생하는 각운동량 흡수 과정을 규명하였다. 각운동량의 흡수는 전자와 마그논 사이의 각운동량 교환을 통하여 이루어지고, 이러한 각운동량 교환의 여파로 스핀 전류가 사방으로 방출됨을 실험적으로 규명하였다. 최경민 교수는 “자기적 상변화는 반드시 스핀 전류를 동반함을 보여준다”며 “이러한 상변화에서 발생하는 스핀 전류의 크기가 거대하므로 자기 상변화 물질을 이용한 저전력 스핀 메모리 개발에 응용될 것으로 기대된다”고 연구 의의를 밝혔다. 이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 이 연구를 수행되었으며 연구 결과는 종합 과학 분야 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communicaitons)에 게재되었다. ▲ 에너지과학과 최경민 교수(왼쪽)과 강규회 제1저자(오른쪽) ※ 논문명: Spin current driven by ultrafast magnetization of FeRh ※ 저널: Nature Communications ※ 저자명: 최경민(성균관대), 강규회(성균관대)(제1저자), Hiroki Omura, Tomyasu Taniyama, Daniel Yasudas, 이억재, 이경진, 이현우(공동저자)
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- 작성일 2023-11-06
- 조회수 824