발전기금
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- [교수동정] 이태훈 교수, [Science]지 제1저자 논문 게재 및 미국 학회 신진 연구자상 수상
- 미래에너지공학과 이태훈 교수가 미국 MIT와의 공동연구로 세계 최고의 학술지 [Science] 지에 제1저자로 “미세다공성 고분자 기반 원유 정제용 분리막”에 대한 연구 논문을 게재하였습니다. 논문 링크: https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.adv6886 이러한 연구 성과를 인정 받아, 이태훈 교수님은 2025. 05. 17–21. 미국 테니시주 내슈빌에서 열린 2025 북미 막학회 (North American Membrane Society, NAMS)에서 신진 연구자상을 수상하였습니다. 관련 링크 이태훈 교수님 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/smartskku/home MIT News: https://news.mit.edu/2025/new-approach-could-fractionate-crude-oil-using-less-energy-0522 성균관대 뉴스: https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=127418 조선비즈: https://n.news.naver.com/mnews/article/366/0001079602
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- 작성일 2025-05-27
- 조회수 210
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- [연구] 성균관대 연구팀 미래 수소사회 앞당긴다…연료전지 성능 높이는 핵심 전극 전략 제시
- [성균관대학교 보도자료] 성균관대 연구팀 미래 수소사회 앞당긴다…연료전지 성능 높이는 핵심 전극 전략 제시 - 지속 가능한 수소 에너지 사회 구현을 위한 기초 연구 가속화 기대 성균관대학교(총장 유지범) 미래에너지공학과 김준혁 교수 연구팀은 고체산화물 연료전지용 전극 개발 전략을 정립하고, 기능화 방향성을 제시했다. 고체 산화물 연료전지는 고온에서 작동하며 연료의 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환하는 높은 효율을 가진 에너지 변환 장치이다. 수소뿐만 아니라 천연가스 등 다양한 연료를 활용할 수 있어 연료 다양성이 뛰어나며, 고온 작동 특성 덕분에 귀금속 촉매 없이도 우수한 반응성을 확보할 수 있다. 또한 구동 중 이산화탄소를 배출하지 않는다는 점에서, 정지형 발전 에너지 시스템에 적합해 차세대 친환경 에너지 기술로 주목받고 있다. 하지만 기존 고체산화물 연료전지는 산소이온전도체 기반 연료전지(Solid Oxide Fuel Cells, SOFC)에 연구가 집중되어 있었으나, 고온 구동으로 인한 소재 열화 및 비용증가 문제는 상용화 과정에 있어서 걸림돌로 작용했다. 해당 연구에서 다루는 프로톤 세라믹 연료전지는(PCFC)*는 전도특성이 우수한 수소이온 전도체를 전해질로 사용하므로 저온에서 더 우수한 전기화학적 성능을 확보하며, 경제적 이점 또한 예상된다. 게다가 양방향 구동(reversible)이 가능하여 태양광, 풍력 발전으로 전력 잉여 시 해당 전력으로 물을 전기분해하여 수소로 저장하였다가, 전력 수요가 높을 시 저장 수소를 발전하여 전력 생산이 가능한 지속가능 발전소자로 유동적인 활용이 가능하다는 점에서 유망한 에너지 저장/변환 장치로 볼 수 있다. 하지만 해당 연료전지는 다소 기대에 미치지 못하는 공기극 반응속도로 내재된 에너지 저장 및 변환 특성을 발휘하지 못하는 실정이다. 따라서 공기극용 신물질 설계법 및 공기극 성능증진에 쓰일 수 있는 전략제시가 필수적이다. * 프로톤 세라믹 연료전지(PCFC): 수소이온 전도체를 사용하는 고체산화물 연료전지 이에 본 연구에서는 현재까지 보고된 전극 설계 및 기능화 전략을 체계적으로 정리하고, 각 접근법의 장단점을 비교 분석함으로써 고성능 공기극 개발을 위한 방향성을 제시하고자 하였다. 또한, 차세대 PCFC 상용화를 위한 핵심 연구 흐름과 향후 주목해야 할 기술적 과제들에 대해서도 통찰을 제공하고 있다. 교신저자인 김준혁 교수는 “이번 연구를 통해 고온에서 작동하는 기존 연료전지의 한계를 극복하고, 비교적 낮은 온도에서도 안정적이고 효율적인 구동이 가능한 차세대 연료전지 개발에 실질적인 기여가 가능할 것으로 보인다.”며 “연료전지의 상용화 가능성을 앞당기고, 수소 기반 친환경 에너지 전환 기술의 확산에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 전망된다.”라고 밝혔다. 이 연구는 한국연구재단 및 한국전력공사의 지원을 받았으며, 결과는 재료과학 분야 최고 권위 국제학술지인 InfoMat에 2025년 4월 28일자로 게재되었다. ※논문명: Recent breakthroughs in cathode of protonic ceramic fuel cells: Materials, functionalization, and future perspectives ※ 저널: InfoMat ※ 저자: 교신저자 김준혁, 제1저자 강희찬 석사과정생, 허가온ㆍ임인식 석사과정생 ※ DOI: https://doi.org/10.1002/inf2.70025
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- 작성일 2025-05-08
- 조회수 457
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- [교수동정] 미래에너지공학과 김준혁 교수, 포스코사이언스펠로십 선정
- 미래에너지공학과 김준혁 교수가 포스코청암재단에서 주관하는 제16기(2025년) 포스코사이언스펠로에 선정되었다. 포스코사이언스펠로십은 국내의 젊은 과학자들이 연구에 전념하며 세계적인 과학자로 성장할 수 있도록 지원하는 재단의 핵심 연구지원 프로그램으로, 대한민국의 미래를 이끌어 갈 과학기술 인재를 양성하는 것을 목표로 한다. 포스코사이언스펠로십은 당해 가장 우수한 연구자들이 선발되는 자리로 ‘과학계의 신인상’으로 평가받고 있다. 이번 선정 과정에서는 407명의 신진 교수가 지원해 13:1이 넘는 높은 경쟁률을 보였으며, 성균관대학교에서 김준혁 교수가 에너지 소재 분야에서 최종 선정되었다. 김준혁 교수는 “Norby Gap 돌파 수소 전도 소재 개발 및 고효율 그린수소 생산”을 목표로 연구를 진행하게 되며, 2년간 총 1억 원의 연구비를 지원받으며 해당 분야에서 새로운 성과를 창출할 계획이다.
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- 작성일 2025-03-24
- 조회수 406
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- [교수동정] 미래에너지공학과 박승학 교수, ‘우수신진연구과제’ 최종 선정
- 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 최근 발표한 ‘개인기초연구사업 우수신진연구’ 과제 선정 결과에서 미래에너지공학과 박승학 교수가 최종 선정되었다. 박승학 교수는 향후 5년 간 “고효율 수전해를 위한 능동형 기포 탈착 수전해 계면 설계 및 개발”을 주제로 기초연구를 수행할 예정이다. 이번 연구는 친환경 수소 생산의 핵심 기술인 물 전기분해 과정에서 계면에서 형성된 기체 기포의 거동을 정밀하게 분석하고 제어함으로써, 수전해 성능을 향상시키는 것을 목표로 한다. 이를 위해 단일 기포 수준에서 기포 간 상호작용까지 분석할 수 있는 다양한 모델 시스템을 개발하고, 이를 바탕으로 실제 수전해 셀에 적용할 수 있는 설계 원리를 확립·검증할 계획이다. ‘개인기초연구사업 우수신진연구’ 과제는 만39세 이하 또는 박사 학위 취득 후 7년 이내인 국내 이공분야 연구자들을 대상으로, 창의적인 기초연구 역량을 배양하고, 연구 성과의 심화·발전을 지원하는 국가 기초연구사업이다. 박승학 교수의 연구는 탄소중립 실현을 위한 핵심 요소 기술 중 하나인 친환경 수소 생산 기술에 필수적인 고효율 차세대 수전해 장치 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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- 작성일 2025-03-14
- 조회수 712
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- [교수동정] 미래에너지공학과 신임교원 임용 (이태훈)
- 2025년 1학기부터 성균관대학교 미래에너지공학과에 이태훈 박사가 조교수로 임용되었습니다. 이 교수는 2021년 한양대학교 에너지공학과 박호범 교수님의 지도 아래 박사 학위를 취득하였으며, 박사 과정에서는 금속-유기 구조체(MOF)/고분자 복합 분리막을 이용한 에너지 효율적인 기체 분리 연구에 집중하였습니다. 이에 더해 결함 제어 MOF, 폴리MOF(polyMOF), 고분자 박막 제조 기술을 포함한 소재/소자/공정 등의 다양한 연구를 진행하였습니다. 2022년에는 미국 매사추세츠공과대학교 (MIT) Zachary P. Smith 교수 연구실의 박사후 연구원으로 합류하여, 계면중합을 통해 합성된 미세다공성 고분자 분리막을 활용한 액체 및 이온 분리 연구를 진행하였습니다. 이를 기반으로 유기용매 나노여과 및 역삼투(OSN/OSRO), 비수계 레독스 흐름전지 등 에너지/환경 분야 연구를 진행하였습니다. 2025년 성균관대학교 교수로 부임한 이후, 이태훈 교수의 연구 그룹 (분리소재 및 재생가능 기술 연구실)은 에너지 및 환경 응용을 위한 미세다공성 소재의 합리적 설계 및 합성에 주력하고 있습니다. 주요 연구 분야로는 탄소 포집 및 활용, 수소 경제, 자원 회수, 차세대 배터리 기술 등이 있으며, 지속 가능한 미래 에너지 기술 개발에 기여하는 것을 목표로 합니다.
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- 작성일 2025-03-14
- 조회수 710
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- [연구] 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 획기적으로 향상
- 성균관대학교 에너지과학과 (DOES) 석박통합과정 서성록 연구원과 신현정 교수 연구팀 그리고 박남규 교수는 공동으로 차세대 태양전지 소재로 각광받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 안정성을 획기적으로 향상시키는 기술개발에 성공했다고 밝혔다. 페로브스카이트는 결정구조의 이름이며 최근의 차세대 태양전지로서의 유-무기 할라이드 원소를 사용한 특별한 조성의 물질군을 일컫는다. 페로브스카이트 태양전지는 짧은 연구 기간 동안 광변환 효율 22%를 넘는 고 효율 보이는 광흡수층으로 전세계적으로 많은 연구자들에게 커다란 관심의 대상이다. 특히 작년에 박남규 교수는 해당 물질의 태양전지 연구의 선구자적인 업적을 인정받아 노벨 화학상 후보로 거론되기도 하였다. 이 소재는 매우 우수한 광전 특성을 가지며 동시에 저비용의 장점이 있으나 수분, 열, 빛, 그리고 전기장 등에 취약하여 짧은 소자 수명이 산업화의 걸림돌로 지적되었다. 본 연구에서 사용된 페로브스카이트 태양전지의 구조는 역전형 (inverted type) p-i-n 구조로 되어있으며 페로브스카이트 태양전지를 구성하는 또 다른 물질들인 전하수송층을 무기계 소재로 구성함으로써 매우 안정한 페로브스카이트 태양전지를 구현하였다. 전하수송층들은 모두 원자층 증착법 (atomic layer deposition, ALD)으로 증착되었으며, 박막의 핀홀이 없이 균일하고 밀도 높은 막질을 형성하였다. 특히 무기계 전자수송층으로 Al이 도핑된 ZnO를(AZO) 채택하였고, 이 소재는 매우 우수한 전자수송 특성뿐만 아니라 아래에 있는 페로브스카이트 층을 보호하는 역할을 하였다. ALD - AZO는 외부 수분 및 산소의 페로브스카이트 층으로의 침투와 페로브스카이트의 휘발성 구성원의 증발을 방지함으로써 안정성을 향상 시킬 수 있음이 밝혀졌다. 특히 완성된 소자의 표면에서 진행되는 기존의 봉지기술과 차별화되는 특성으로, 전극/페로브스카이트의 사이에 존재하는 ALD - AZO 층은 전극/페로브스카이트 간의 상호확산 (interdiffusion)을 차단함으로써 태양전지의 작동환경 안정성을 획기적으로 개선하였다. 본 공동 연구진은 페로브스카이트 태양전지의 안정성 평가에서 ADL-AZO 박막을 채택하지 않은 소자들은 빛을 조사하였을 경우 매우 빠른 속도로 소자의 열화가 진행되는 반면 ALD – AZO 박막을 채택한 소자는 500 시간 동안 초기 효율의 99.5 %의 특성을 유지하였음을 확인하였다. 이처럼 안정성이 향상된 페로브스카이트 태양전지는 초기효율 18.45 %에서 시작하여, 고온 (85 oC) 및 대기환경 (ambient air)분위기, 모의 태양빛 (1-sun) 조사라는 극한 환경에서 500 시간 동안 86.7 %의 효율을 유지할 수 있어 페로브스카이트 태양전지의 산업화 가능성을 크게 높였다. 에너지과학과 신현정교수와 서성록 연구원, 화학공학과 박남규 교수가 수행한 본 연구는 한국연구재단 및 글로벌프론티어사업 (단장: 최만수 교수)의 지원으로 진행되었으며, 재료과학 (material science)분야의 세계적인 학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials, IF 19.791)에 5월 23일자 온라인판에 게재되었다.
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- 작성일 2023-05-15
- 조회수 3168
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- [연구] 60도 회전 대칭을 갖는 새로운 결정구조의 금 나노와이어 합성에 성공
- 에너지과학과(DOES) 박사과정 이선희 연구원과 신현정 교수 연구팀은 나노스케일의 제한된 구조 내에서 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 금(Au) 나노와이어를 성장시켰으며, 그 안에서 새로운 결정구조, 즉 동질이상(同質異像, polymorph)을 발견하였다. 금은 백금(Pt)와 함께 구조적으로 가장 안정한 물질로 알려져 있으며, 지금까지 면심입방(face-centered cubic, fcc) 구조만이 보고되었다. 동질이상(polymorphism)은 화학 조성은 같지만 다른 결정구조를 갖는 것을 말한다. 결정구조의 미세한 변화는 광학적, 전기적 특성을 포함한 물리•화학적 특성 변화를 초래하기 때문에 동질이상의 제어는 기초 재료 과학 연구에 있어서 매우 중요하다. 동질이상은 물과 얼음, 다이아몬드와 흑연처럼 일상에서도 흔히 접할 수 있는 물질에서도 나타나며, 약학에서는 주로 부작용을 줄이기 위하여 연구되었다. 그러나 금, 은, 백금, 구리와 같은 귀금속에서는 거의 연구가 이루어 지지 않았으며, 아직도 미지의 영역으로 남아있다. 일반적으로 동질이상은 온도와 압력 등 주변 환경에 영향을 받으며 열역학적으로 가장 안정한 구조를 채택하지만, 신현정 교수 연구팀은 온도와 압력이 일정한 상태에서도 나노스케일의 제한된 구조가 새로운 준안정상(metastable phase)이 형성될 수 있는 환경을 제공 할 수 있다는 것을 실험적으로 증명하였다. 이 준안정상은 투과전자현미경을 이용하여 60° 회전 대칭(6-fold rotational symmetry)을 갖는 육방비조밀충진(hexagonal non-close-packed) 구조로 확인되었다. 이 구조는 일반적인 육방조밀충진(hexagonal close-packed, hcp) 구조보다 큰 면간 거리를 가지며, 마치 층상구조인 흑연(graphite)과 매우 유사하다는 것을 밝혀내었다. 육방비조밀충전 구조는 기존의 면심입방(face-centered cubic) 구조에 상응하는 열적 안정성을 보였으며, 광학적 특성에서도 분명한 차이를 보였다. 본 재료과학 분야의 기초연구로 나노스케일에서의 동질이상 형성 메커니즘을 규명함으로써, 화학조성의 변화 없이 재료 고유의 물리•화학적 성질을 뛰어 넘는 새로운 소재 개발을 위한 발판을 마련하였다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 에너지과학과 신현정 교수와 이선희 연구원, 배창득 연구교수가 주로 수행한 본 연구는 재료과학(material science) 분야의 세계적인 학술지인 어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials, IF 19.791)에 표지논문으로 선정되었다. (2018.04.20) 본 연구는 한국연구재단의 지원으로 수행되었다.
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- 작성일 2023-05-15
- 조회수 2884