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[연구] 백승현·최준명 교수 연구팀, 늘리면 열전도도가 증가하는 신개념 방열 나노소재 개발 NEW

백승현·최준명 교수 연구팀, 늘리면 열전도도가 증가하는 신개념 방열 나노소재 개발 - 신축성 고무에 3.4나노미터 은 입자를 균일 분산해 잡아당길수록 열·전기 전도도 향상 - 화면을 접고 펴는 폴더블폰 등 차세대 전자기기 발열 문제를 해결할 핵심 기술 기대 본교 기계공학부 백승현·최준명 교수 연구팀이 소재를 늘릴수록 전기전도도 및 열전도도가 오히려 향상되는 새로운 나노복합소재를 개발하고, 이를 폴더블폰의 안정적인 방열 기술에 성공적으로 적용했다고 밝혔다. 스마트폰이나 전자기기는 작동할 때 많은 열이 발생하며, 열을 제때 식히지 못하면 기기가 멈추거나 수명이 단축된다. 특히 접거나 늘어나는 차세대 유연 전자기기는 구부러질 때 열이 밖으로 잘 빠져나가지 못하는 문제가 있었다. 보통 물체를 고무줄처럼 늘리면 내부 입자 사이가 멀어져 열이나 전기가 잘 통하지 않게 되는데, 연구팀은 이러한 상식을 뒤집는 소재를 설계했다. 연구팀은 잘 늘어나는 실리콘 고무 안에 머리카락 굵기의 수만 분의 일 크기인 3.4나노미터(nm) 은 입자들을 4.1나노미터라는 아주 좁은 간격으로 고르게 분산시켰다. 이처럼 입자 사이 간격을 10나노미터 이하로 극도로 좁히자, 전자가 장애물을 통과해 이동하는 '양자 터널링' 현상이 발생했다. 그 결과 소재를 잡아당겨 길게 늘려도 열이 장애물에 부딪히지 않고 전달하는 '탄도성 수송' 과 유사한 현상이 나타나 열전도도가 증가했다. 나아가 연구팀은 입자 사이의 간격이나 고무의 화학적 특성을 정밀하게 조절하면, 상황에 따라 열전달을 조절하는 '열 스위칭 소재'로도 확장할 수 있음을 규명했다. 최준명 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 소재가 늘어날 때 내부 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되며 열을 더 효과적으로 전달하는 미시적 원리도 입증했다. 백승현 교수는 “이번 연구는 나노 단위에서 입자 사이의 에너지 장벽을 정밀하게 제어해 늘릴수록 열전도도가 증가하는 독특한 물리 현상을 발견하고, 이를 폴더블폰 등 유연한 전자제품의 발열 제어에 적용할 수 있음을 입증한 데 큰 의미가 있다”고 연구 의의를 전했다. 백승현 교수가 교신저자로 참여하고 무하메드 아지말 연구교수와 천성수 연구원이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 성과는 재료 과학 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 2026년 8월 24일 온라인 게재되었다. 이번 연구는 교육부 한국연구재단 대학중점연구소사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구(창의연구형) 및 국가연구소(NRL2.0) 사업, 한국과학기술연구원 기본사업(전략연구사업), 과학기술사업화진흥원 실험실특화형 창업선도대학사업의 지원을 받아 수행되었다. ▲ 나노복합소재 전자⋅포논 수송 개략도 및 폴더블 휴대폰 방열 시연 예시 ※ 논문명: Ballistic-like Thermal Transport Between Fillers in Highly Conductive Stretchable Nanocomposites ※ 학술지: Advanced Functional Materials ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.77937
- 작성일 2026-09-02
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[연구] 기계공학부 이원영 교수 연구팀, 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지의 정량적 내구성 설계 기준 제시

기계공학부 이원영 교수 연구팀(제1저자 김준규 석박통합과정생)은 세계적으로 권위 있는 학술지 중 하나인 Applied Catalysis B: Environment and Energy (IF = 19.7, JCR < 5%)에 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지의 안정적인 장기 운전을 위한 질화포텐셜 기반의 정량적 내구성 기준을 제시한 연구결과를 게재하였다. 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지는 별도의 외부 개질기 없이 암모니아를 직접 활용하여 고효율로 전력을 생산할 수 있는 에너지 변환 시스템이다. 그러나 불완전한 암모니아 분해로 인해 전극 내부에 미분해 암모니아가 잔존하며, 이는 금속 촉매의 질화현상을 통한 구조적 열화를 유발하여 장기 내구성을 저하시킨다. 이에 연구팀은 질화현상의 열역학적 구동력을 나타내는 질화포텐셜(KN)을 정량적 지표로 도입하고, 금속 촉매의 질화현상이 발생하는 임계조건을 기준으로 정량적인 내구성 설계 기준을 제시하였다. 질화포텐셜이 임계값 이하로 유지될 경우 질화 현상과 이에 따른 전극의 구조적 열화가 억제되어 장기간 안정적인 연료전지 작동이 가능함을 확인하였다. 이러한 열역학 기반 내구성 설계 기준은 향후 전극 설계와 운전조건 설정을 위한 가이드라인으로 활용되어, 고내구성 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지 개발을 위한 기반이 될 것으로 기대된다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287, RS-2026-25501632)의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127354
- 작성일 2026-08-24
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[연구] 기계공학부 이원영 교수 구조적·전자적 특성을 동시에 제어한 차세대 에너지 저장 ·변환용 고성능 수전해 전극 개발

양이온 교환 공정 기반 코발트 수산화물 전극을 활용한 에너지 저장 및 변환 디바이스 적용 개념도 이원영 교수 연구팀 (제1저자 김용빈 박사과정생, 한승우 석박통합과정생)은 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Science (IF=14.1, JCR<9.4 %)에 구조적 우수성을 가지는 수산화 코발트 전극으로 전환하는 동시에 전자적 특성 및 결함 조절 농도에 대한 연구결과를 게재하였다. 알칼라인 수전해전지는 상온에서 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 기존 촉매의 낮은 활성과 고온 합성 조건의 제조 공정의 한계로 전기화학적 성능 향상에 한계가 있다. 성균관대학교 이원영 교수 연구팀은 바나듐 양이온 교환법을 적용해 메조다공성 코발트 수산화물 전극을 합성하였다. 고가의 바나듐 유입은 코발트의 산화 상태를 증가시키고 산소 결함 형성을 촉진한다. 이 공정은 상온에서 전극의 구조를 재구성하는 동시에 산소 공공과 코발트의 산화 상태를 효과적으로 제어해 산소 발생 활성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 개발된 전극은 차세대 수전해 시스템뿐만 아니라 슈퍼커패시터와 아연-공기전지에서도 우수한 성능을 구현함으로써, 특정 시스템에 국한되지 않는 범용 전극 설계 전략으로서의 가능성을 제시했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287), 한국 기후에너지환경부 (RS-2025-02654073)의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1002/advs.76610
- 작성일 2026-07-27
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[연구] 기계공학부 이동우 교수 연구팀, 금속유리 신소재 개발 속도 수백 배 빨라지는 새 지표 발견

기계공학부 이동우 교수 연구팀이 중국과학원(Chinese Academy of Sciences, CAS)의 Yanhui Liu 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, ‘금속유리(Metallic Glass)’를 매우 빠르고 쉽게 찾아낼 수 있는 혁신적인 전기저항 기반의 새로운 판별 지표를 발견했다. 이번 연구 결과는 소재 과학 분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 게재되었다. 금속유리는 일반적인 금속처럼 원자들이 규칙적으로 배열되어 있지 않고, 유리처럼 불규칙하게 배열된 독특한 구조를 가진 합금이다. 일반적인 결정질 금속보다 단단하면서도 내마모성이 뛰어나며, 플라스틱처럼 복잡한 형상으로도 정밀하게 성형할 수 있어 로봇 부품, 우주 항공 신소재, 차세대 정밀 의료 기기 등의 핵심 재료로 큰 기대를 모으고 있다. 그러나 금속유리가 얼마나 잘 형성되는지를 나타내는 유리형성능력(Glass Forming Ability, GFA)은 미리 예측하기 어렵다. 즉, 어떤 합금이 액체 상태에서 냉각될 때 결정화되지 않고 금속유리 구조를 유지할 수 있는지를 판단하는 것이 쉽지 않다. 지금까지는 수많은 조성을 하나씩 제작한 뒤 X선 회절이나 열분석 장비를 이용해 일일이 측정해야 했으며, 이 과정에는 많은 시간과 비용이 필요해 금속유리의 새로운 조성을 찾는 데 큰 어려움이 있었다. 연구팀은 합금의 내부 구조가 변할 때 미세하게 바뀌는 ‘전기저항’에 주목했다. 서로 다른 조성을 가진 박막 합금 라이브러리를 대량으로 제작해 총 약 3,500개의 합금 조성을 대상으로 열을 가해 결정화 하는 실험을 진행했다. 그 결과, 유리형성능력이 높은 함금일수록 열처리 과정에서 결정 구조가 형성될 때 전기저항이 크게 줄어들지 않는 독특한 물리적 특징을 찾아냈다. 반면 유리 구조를 유지하지 못하고 쉽게 일반 금속으로 변하는 합금들은 전기저항이 큰 폭으로 떨어졌다. 이 전기저항을 측정하는 방식은 한 조성을 검사하는 데 단 몇 초밖에 걸리지 않아, 기존의 분석 장비를 사용할 때보다 소재 분석 속도가 수백 배 빨라지는 혁신적인 효율성을 자랑한다. 또한 별도의 복잡한 미세 가공이나 고가의 특수 장비 없이도 넓은 범위의 합금 특성 지도를 순식간에 그려낼 수 있어 신소재 스크리닝 공정을 획기적으로 단축했다. 연구팀은 이 지표가 얇은 필름 형태뿐만 아니라 공장에서 대량으로 찍어내는 일반적인 리본 형태의 금속 신소재에도 동일하게 적용될 수 있음을 검증해 기술의 신뢰성을 더했다. 이동우 교수는 “이번에 발견한 전기저항 변화 지표는 원자 배열의 무질서함과 복잡한 나노 결정화 과정을 가장 직관적이면서도 빠르게 대변해 주는 강력한 도구”라며 “수억 가지가 넘는 복잡한 다성분계 합금 공간에서 차세대 벌크 금속유리 신소재를 발굴하는 지도를 손에 쥔 것과 같아, 향후 관련 첨단 부품 소재 국산화와 신소재 개발 속도를 크게 끌어올릴 것”이라고 연구의 의의를 밝혔다. 본 연구는 4단계 BK21사업 대학원생 해외연수 지원사업, 중소벤처기업부의 중소기업기술정보진흥원(TIPA) 기술혁신개발사업과 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 수행되었다. ※ 논문명: Electrical Resistivity Change upon Crystallization as a Robust Descriptor for Metallic Glass Forming Ability ※ 학술지: Advanced Materials (어드밴스드 머티리얼스) ※ 논문링크: http://doi.org/10.1002/adma.74092
- 작성일 2026-07-22
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[연구] 기계공학부 정형모 교수팀, ‘숨은 산소’ 깨워 그린 수소 만든다... 차세대 물 분해 촉매 원천기술 개발

기계공학부 정형모 교수 연구팀은 경북대학교 신소재공학과 이지훈 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, 원자 단위의 결합 간격을 정밀하게 제어하여 소재 내부에 숨겨진 ‘격자 산소’를 반응에 직접 참여시키는 고효율 비귀금속 물 분해 촉매 소재를 개발했다. 온실가스 배출 없이 깨끗한 수소를 생산하는 수전해(물 분해) 기술은 탄소중립 실현을 위한 꿈의 기술로 불린다. 하지만 물을 분해하여 수소를 얻는 과정에서 산소가 발생하는 반응은 그 속도가 매우 느려, 전체 수소 생산 효율을 떨어뜨리는 가장 큰 ‘병목 현상’으로 작용해 왔다. 이를 해결하기 위해 기존에는 이리듐(Ir)이나 루테늄(Ru) 같은 고가의 귀금속 촉매를 사용해야만 했으며, 이는 수소 생산 비용을 높이는 원인이 되었다. 정형모 교수 공동 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘하향식(Top-down) 소재 설계 기술’을 도입했다. 연구팀은 전기화학적 방법을 통해 기존의 덩어리 형태 코발트 산화물을 2나노미터(nm) 이하의 미세한 나노 클러스터로 쪼개는 데 성공했다. 이 과정에서 코발트 금속과 산소 원자 사이의 결합 길이를 기존보다 약 0.1 옹스트롬(Å, 100억 분의 1미터) 수축시켜 미세하게 조절했다. 포항가속기연구소(PAL)의 고성능 분석 결과, 약 2.03 Å의 원자 결합 길이가 새로운 반응 경로를 유도하는 최적의 조건임을 세계 최초로 규명해낸 것이다. 이 기술의 핵심은 금속과 산소 사이의 결합을 강하게 만들어, 촉매 내부 구조에 숨어있던 ‘격자 산소’를 반응에 직접 참여시킨 점에 있다. 이를 통해 개발된 나노 촉매는 고가의 상용 이리듐 촉매보다 더 낮은 에너지에서도 탁월한 성능을 발휘했다. 특히 실제 시스템 적용 시 고전류 조건에서 100시간 이상 성능 저하 없이 구동되는 강력한 내구성을 증명했으며, 차세대 에너지 저장 장치인 아연-공기 전지에서도 우수한 충전 안정성을 보여주며 다목적 에너지 활용 가능성을 입증했다. 기계공학부 정형모 교수는 “이번 연구는 원자 단위의 결합 거리를 미세하게 제어함으로써 촉매 반응의 경로 자체를 완전히 바꿀 수 있음을 실증한 성과”라며, “값비싼 귀금속을 대체해 고효율 그린 수소를 생산하는 것은 물론, 향후 다양한 차세대 친환경 에너지 장치의 상용화를 앞당기는 중요한 기준이 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 환경·에너지 분야 세계적 권위지인 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy (IF: 21.1)’에 게재되었다.
- 작성일 2026-05-22
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[연구] 흔한 천연 감미료가 고성능 에너지 소재로 스테비아-PVA 하이드로젤 기반 마찰대전 나노발전 기술 개발

성균관대학교 기계공학부 최경후 교수 연구팀(제1저자 트렁 루 티엔, 부이 민 꽝)은 경희대학교 화학공학과 김진수 연구팀과 협업해 기존 하이드로젤 기반 마찰대전 나노발전기(TENG)의 낮은 출력·기계적 강도·투명성의 한계를 생체모방 스테비아(Stevia)를 활용해 동시에 극복하는 전략을 제시했다. 스테비아를 폴리비닐알코올(PVA)에 첨가함으로써, 풍부한 수산기(-OH)가 수소결합 기반 가교 구조와 결정성 도메인을 동시에 강화해 기계적 강도 및 이온 전도성을 획기적으로 향상시켰다. 그 결과, 스테비아-PVA 하이드로젤 TENG(S-TENG)은 기존 2D 소재, 바이오 소재, 투명 소재 기반 TENG 대비 기계적 강도는 약 2~5배, 전기 출력은 약 3~8배 향상되었으며, 70% 이상의 가시광선 투과율을 유지했다. 인장강도는 25 MPa(습윤 상태)을 초과하고 510% 이상의 연신율을 보였다. 또한, 연구팀은 개발한 S-TENG가 16,000회 접촉-분리 반복 시험에서도 안정적인 출력(~800V)을 유지함을 보였으며, 30일간 상온 보관 후에도 전기 출력이 저하되지 않음을 확인했다. 스테비아 하이드로젤은 물을 이용한 재용해-재겔화 공정으로 재활용이 가능하며, 재활용 후에도 약 600V의 높은 출력 전압을 유지해 친환경 소재로서의 가능성도 입증했다. 더불어 연구팀은 S-TENG를 손목, 팔꿈치, 무릎, 손가락, 목 등 신체 각 부위에 부착하여 다양한 인체 동작을 감지하는 자가발전 센서로 활용했다. 손가락 굽힘에 대한 반응 상승 시간은 13ms로 매우 빠른 응답 특성을 나타냈으며, 동작 분류를 위해 11가지 머신러닝 모델을 평가한 결과, XGBoost 알고리즘이 95.29%의 최고 분류 정확도를 달성했다. 연구 책임자인 최경후 교수는 "바이오매스 유래 스테비아를 활용해 투명성, 기계적 성능, 전기 출력을 동시에 향상시킨 하이드로젤 전극을 개발했으며, 재활용 가능성까지 확보했다는 점에서 의미가 크다"라며 "이 기술을 IoT 기반 웨어러블 디바이스, 재활 모니터링, 지능형 인간-기계 인터페이스 등 다양한 분야에 적용하는 연구를 지속할 계획이다"라고 밝혔다. 본 연구는 4단계 BK21 인간 중심 융합기계솔루션 미래인재양성 교육연구단과 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행되었으며 재료 과학 분야의 세계적 권위지인 Advanced Materials(IF 26.8, JCR 상위 3% 이내)에 2026년 4월 온라인판에 게재되었다. 또한 본 논문은 Advanced Materials의 inside front cover로 선정되었다.
- 작성일 2026-05-22
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[연구] 기계공학부 이원영 교수 높은 소결 저항성 및 촉매성을 가진 고내구성 고체산화물 연료전지를 위한 연료극 개발

이원영 교수 연구팀 (제1저자 방세희, 유현식 석박통합과정생)은 삼성전기와의 공동연구로 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF=19.0, JCR<5 %)에 코어-쉘 구조에서 합금으로 순차적으로 변화하는 촉매를 개발하여 고체산화물 수전해전지 연료극의 소결 저항성과 촉매성을 동시에 개선한 연구결과를 게재하였다. 고체산화물 수전해전지는 고성능, 고효율 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 기존 제작 공정으로는 고온 소결 및 후속 연료극 환원 과정에서 발생하는 상당한 구조적 변화 때문에 전기화학적 성능 향상에 한계가 있다. 성균관대학교삼성전기 공동 연구팀은 분말 원자층 증착법 (ALD)를 사용해 소결 저항성이 우수하고 자발적으로 합금화가 이루어질 수 있는 NiO@CoO 코어-쉘 촉매를 제작했다. 균일한 CoO 쉘은 소결 과정에서 NiO의 조대화를 억제하여 연료 전극의 반응 면적을 확장하고, 후속 환원 과정에서 코어-쉘 구조가 추가적인 후처리 없이 자발적으로 균일한 NiCo 합금으로 변환되어 수소 발생 반응에 대한 촉매 활성을 향상시킬 수 있다. 단일 제작 공정 내에서 순차적으로 구조적 안정화와 촉매 활성화를 수행함으로써, 세계 최고 수준의 고체산화물 수전해 전지를 개발하였다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287), 산업통상자원부 (20223030040080), 삼성전기 연구개발의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1002/adfm.202525596
- 작성일 2026-02-05
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[연구] 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 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 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. 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 2025-04-07
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[연구] 기계공학부 이원영 교수 고성능 및 고내구성의 나노파이버 기반 고체산화물 전지 개발

기계공학부 이원영 교수 연구팀 (제1저자 한승우 석박통합과정)이 에너지분야에서 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Journal of Materials Chemistry A (IF=10.8, JCR<10%)에 나노파이버 기반 전극 설계를 통한 고성능, 고내구성 고체산화물 전지를 개발한 연구결과를 표지논문으로 게재하였다. 고체산화물 전지는 고성능, 고효율 전력생산 및 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 700도 이상의 작동온도에서 열화로 인한 내구성 문제와 700도 이하의 작동온도에서 부족한 생산성능 문제로 상용화에 어려움을 겪고 있다. 이원영 교수 연구팀이 개발한 다공성 나노파이버는 높은 반응면적과, 높은 결함 농도라는 특징을 보여, 고체산화물 전지의 주요 반응을 개선하여 기존 전극 대비 높은 성능을 보였고, 활성화 에너지를 낮춰 작동온도가 낮을수록 더 큰 성능 개선 효과를 볼 수 있었다. 이를 통해 고체산화물 전지 분야에서 상용화를 위해 추구하는 낮은 작동온도에서도 높은 생산성능을 보이는 고체산화물 전지를 개발하였다. 이 연구 성과는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었다. (2022R1A4A1031182 ,2022R1A2C3012372) 논문정보 DOI 10.1039/D4TA05916F
- 작성일 2025-03-05
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[연구] 기계공학부 이원영 교수 저온 구동형 고성능 프로톤 세라믹 전기화학전지 개발을 위한 계면 엔지니어링

기계공학부 이원영 교수 연구팀 (제1저자 최민기 서울과학기술대학교 교수와 김동욱 석박통합과정생)이 에너지분야에서 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Energy Materials (IF=24.4, JCR<2.01 %)에 계면 엔지니어링을 통해 헤테로구조 전극 기반의 고성능 프로톤 세라믹 전기화학전지를 개발한 연구결과를 표지논문으로 게재하였다. 프로톤 세라믹 전기화학전지는 전해질의 높은 이온전도도로 인해 500 ℃ 이하의 중온 영역에서도 고효율 전력생산 및 수소생산에 대한 잠재력으로 주목받고 있으나, 여전히 높은 전극저항으로 인해 기대에 못 미치는 성능을 보이며 디바이스의 장점을 저해한다는 문제점이 있다. 이원영 교수 연구팀은 전기화학반응이 가장 많이 발생하는 전해질 계면에 수십 나노미터의 공기극/전해질 복합 기능층 박막을 합성함으로써 전극 성능에 큰 영향을 끼치는 화학적 결함인 산소 공공의 농도를 큰 폭으로 증가시켰고, 또한 산소 공공 형성 메커니즘까지 도출했다. 이를 통해 500 ℃ 이하에서도 고성능, 고효율 프로톤 세라믹 전기화학전지 잠재력 및 개발 가능성을 입증하였다. 이 연구 성과는 한국연구재단, 한국에너지기술평가원, 한국전력공사의 지원을 받아 수행되었다. (2022R1A2C3012372, 2022R1A4A1031182, 2021K1A3A1A20002574, 2021R1C1C2006657, 2020M1A2A2080866, 2021M3I3A1084844, 20223030040080, R23XO03) 논문정보 DOI 10.1002/aenm.202400124
- 작성일 2025-03-05
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