배터리 열관리 및 디지털 트윈 기반 열거동 예측 연구는 전기차, 에너지 저장장치(ESS) 등 다양한 응용 분야에서 배터리의 안전성과 성능을 극대화하기 위한 핵심 기술입니다. 본 연구실에서는 대용량 배터리 팩의 열거동을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 실시간 열관리 전략을 개발하고 있습니다. 특히, 다양한 형태의 배터리 셀 및 팩에 대한 실험적 데이터와 수치해석을 결합하여, 실제 운용 환경에서 발생할 수 있는 열폭주, 온도 불균일성, 열화 현상 등을 체계적으로 예측합니다. 최근에는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 활용하여 배터리 시스템의 열거동을 가상 환경에서 실시간으로 모사하고, 다양한 운전 조건에 따른 열적 위험요소를 사전에 진단하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 디지털 트윈 모델은 실제 배터리 팩의 센서 데이터와 연동되어, 온도 분포, 열전달 특성, 냉각 성능 등을 실시간으로 예측할 수 있으며, 이를 통해 최적의 열관리 솔루션을 제시합니다. 또한, 상변화 물질(PCM) 적용, 직접냉각 기술 등 첨단 열관리 소재 및 시스템 개발도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 배터리의 수명 연장, 안전성 확보, 고출력 운전 대응 등 산업 현장에서 요구되는 다양한 니즈를 충족시키는 데 중요한 역할을 합니다. 향후에는 인공지능 기반의 예측 모델과 결합하여, 더욱 정밀하고 지능적인 배터리 열관리 시스템을 구현하는 것이 목표입니다.

고성능 에너지 저장 소재 및 전극 개발은 차세대 배터리와 슈퍼커패시터의 성능 향상을 위한 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실은 리튬이온, 리튬황, 아연이온, 나트륨이온 등 다양한 2차전지와 하이브리드 슈퍼커패시터용 전극 소재를 합성하고, 그 구조적·전기화학적 특성을 심층적으로 분석합니다. 특히, 금속 산화물, 금속 유기골격체(MOF), 탄소계 나노소재, 양자점, 복합 나노구조체 등 첨단 소재를 활용하여, 높은 에너지 밀도와 우수한 사이클 수명, 빠른 충·방전 특성을 동시에 구현하는 것을 목표로 하고 있습니다. 연구실에서는 다양한 합성법(수열합성, 마이크로웨이브 합성, 전기화학적 방법 등)을 적용하여 소재의 미세구조를 제어하고, 표면 개질, 도핑, 이종접합 등 혁신적 소재 설계 전략을 도입하고 있습니다. 또한, 실제 소형 셀 및 팩 단위의 전기화학적 평가를 통해 소재의 실용성을 검증하고, 산업적 적용 가능성을 높이고 있습니다. 최근에는 바이오매스 유래 탄소소재, 친환경 합성법, 고내열성 분리막 등 지속가능한 에너지 소재 개발에도 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 전기차, 에너지 저장장치, 웨어러블 디바이스 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고성능·고안전성 에너지 저장 시스템 구현에 기여하고 있습니다. 앞으로는 소재-구조-시스템 통합 연구를 통해 차세대 에너지 저장 기술의 상용화를 선도할 계획입니다.

전기화학 촉매 및 친환경 에너지 변환 기술 연구는 수소 생산, 물 분해, 이산화탄소 환원, 오염물 분해 등 다양한 에너지 및 환경 문제 해결을 위한 핵심 분야입니다. 본 연구실은 금속 산화물, 금속 황화물, 나노복합체 등 다양한 전기화학 촉매를 설계·합성하여, 산소 발생 반응(OER), 수소 발생 반응(HER), 요소 산화 반응(UOR), 메탄올 산화 반응(MOR) 등에서의 고효율 촉매 성능을 구현하고 있습니다. 특히, 이종접합 구조, 도핑, 표면 개질 등 첨단 나노구조 설계 기법을 적용하여 촉매의 활성점 노출을 극대화하고, 전자전달 특성을 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 광촉매 및 광전기화학 시스템을 결합하여, 태양광 기반의 친환경 에너지 변환 및 오염물질 분해 기술 개발에도 주력하고 있습니다. 실제 환경 및 산업 현장에서 적용 가능한 촉매의 내구성, 비용 효율성, 대량 합성 가능성 등 실용적 측면도 중점적으로 고려합니다. 이러한 연구는 청정에너지 생산, 환경오염 저감, 탄소중립 실현 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 기술 개발로 이어지고 있습니다. 앞으로는 인공지능 기반 촉매 설계, 실시간 반응 모니터링 등 융합 연구를 통해 차세대 에너지·환경 솔루션을 제시할 계획입니다.