김혜성 연구실
나노과학기술대학 김혜성
김혜성 연구실은 나노메카트로닉스공학과를 기반으로 첨단 금속 및 나노소재의 개발, 미세구조 제어, 그리고 응용기술 연구에 특화된 연구실입니다. 본 연구실은 주조 및 단조, 분말야금, 스파크 플라즈마 소결(SPS) 등 다양한 금속 가공 및 합성 공정기술을 활용하여 고기능성 금속소재와 복합소재를 개발하고 있습니다. 특히, 구리, 마그네슘, 알루미늄 등 다양한 합금 시스템에서 미세구조와 물성의 상관관계를 심층적으로 분석하고, 이를 바탕으로 산업 현장에서 요구되는 고강도, 고내식성, 내마모성 소재를 구현하는 데 주력하고 있습니다.
연구실의 또 다른 핵심 연구 분야는 나노구조 및 복합소재의 설계와 응용입니다. 탄소나노튜브, 그래핀, 알루미늄 나이트라이드, 실리콘 카바이드 등 다양한 나노소재를 금속기지에 분산시켜 복합화함으로써, 기존 소재의 한계를 극복하고 경량화, 고강도, 고내식성, 고열전도성 등 다기능 특성을 동시에 구현하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 나노복합소재는 에너지, 전자, 바이오, 환경 등 다양한 첨단 산업 분야에 적용될 수 있습니다.
김혜성 연구실은 소재의 미세구조 분석(SEM, TEM, XRD 등), 전기화학적 특성 평가, 기계적 물성 시험 등 첨단 분석기법을 적극적으로 활용하여, 소재의 구조-특성-성능 상관관계를 규명하고 있습니다. 이를 통해 소재의 설계부터 제조, 평가, 응용에 이르는 전주기적 연구를 실현하고 있으며, 국내외 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등 다양한 연구성과를 창출하고 있습니다.
특히, 친환경 납 대체 소재, 생분해성 임플란트 소재, 고성능 전기 접점소재 등 사회적·산업적 요구에 부합하는 실용적 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 특허 및 기술이전, 산업체 협력연구를 통해 실질적인 산업적 파급효과를 창출하고 있으며, 국가 연구개발사업 및 산학협력 프로젝트를 통해 연구의 범위와 깊이를 지속적으로 확장하고 있습니다.
김혜성 연구실은 앞으로도 금속 및 나노소재 분야의 혁신적 연구를 선도하며, 차세대 첨단소재의 개발과 산업 현장 적용을 위한 실질적 해결책을 제시하는 데 앞장설 것입니다.
Metal Matrix Composites
Magnesium Alloys
Surface Coating Technology
주조 및 단조 기술을 활용한 첨단 금속소재 개발
본 연구실은 주조 및 단조 공정을 기반으로 한 첨단 금속소재의 개발 및 특성 향상에 중점을 두고 있습니다. 주조 및 단조는 금속의 미세구조를 제어하고, 기계적 성질과 내식성을 극대화하는 핵심 제조기술입니다. 특히, 구리, 마그네슘, 알루미늄 등 다양한 합금 시스템에서 주조 및 단조 조건에 따른 미세구조 변화와 그에 따른 물성 변화를 체계적으로 분석하고 있습니다.
연구실에서는 진공주조, 열처리, 고에너지 밀링, 스파크 플라즈마 소결(SPS) 등 다양한 첨단 공정기술을 활용하여 금속 및 합금의 결정립 미세화, 상분포 제어, 불순물 제거 등 소재의 고기능화에 주력하고 있습니다. 이를 통해 고강도, 고내식성, 내마모성 등 산업 현장에서 요구되는 특수 성능을 갖춘 금속소재를 개발하고 있습니다. 또한, 주조 및 단조 과정에서 발생할 수 있는 미세구조적 결함을 최소화하고, 소재의 신뢰성을 높이기 위한 최적화 연구도 활발히 진행 중입니다.
이러한 연구는 전기·전자, 자동차, 항공우주, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 차세대 금속소재의 상용화에 기여하고 있습니다. 실제로, 연구실에서 개발된 Cu-Cr계 전기 접점소재, 마그네슘 합금 희생양극, 친환경 납 대체 소재 등은 특허 및 기술이전, 산업체 협력연구를 통해 실질적인 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다.
나노구조 및 복합소재의 미세구조 제어와 응용
연구실은 나노구조 및 복합소재의 미세구조 제어와 그에 따른 물성 향상, 그리고 다양한 응용 분야로의 확장에 집중하고 있습니다. 나노구조화는 소재의 결정립을 수십 나노미터 수준으로 미세화하여 기존 소재 대비 월등한 기계적, 전기적, 화학적 특성을 구현할 수 있는 혁신적 접근법입니다. 이를 위해 기계적 합금화, 고에너지 볼밀링, 스파크 플라즈마 소결 등 다양한 나노소재 합성 및 가공기술을 개발하고 있습니다.
특히, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 알루미늄 나이트라이드(AlN), 실리콘 카바이드(SiC) 등 나노입자 및 나노섬유를 금속기지에 분산시킨 복합소재의 제조와 특성 평가에 주력하고 있습니다. 이러한 복합소재는 기존 금속소재의 한계를 극복하고, 경량화, 고강도, 고내식성, 고열전도성 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있습니다. 또한, 생체적합성 및 생분해성 임플란트 소재, 에너지 저장장치용 전극소재, 환경친화적 코팅소재 등 미래 신산업에 적용 가능한 고부가가치 소재 개발에도 앞장서고 있습니다.
연구실은 미세구조 분석(SEM, TEM, XRD 등), 전기화학적 특성 평가, 기계적 물성 시험 등 첨단 분석기법을 활용하여 소재의 구조-특성-성능 상관관계를 심층적으로 규명하고 있습니다. 이를 바탕으로, 나노구조 및 복합소재의 설계-제조-응용에 이르는 전주기적 연구를 수행하며, 국내외 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 등 다양한 성과를 창출하고 있습니다.
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Impact of the Oral Administration of Polystyrene Microplastics on Hepatic Lipid, Glucose, and Amino Acid Metabolism in C57BL/6Korl and C57BL/6-Lepem1hwl/Korl Mice
박기호, 박은서, 설아윤, 노유정, 송희진, 김태렬, 김지은, 정영석, 황대연, 김혜성, 임용, 왕수하, 임수정
INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 202405
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Thickness Dependence of Properties of ITO Films Deposited on PET Substrates
JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY, 201602
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EFFECT OF CARBON NANOTUBES ON THE PROPERTIES OF SPARK PLASMA SINTERED ZrO2/CNT COMPOSITES
ARCHIVES OF METALLURGY AND MATERIALS, 201506
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조직제어 합금기술과 강소성 나노조직화를 이용한 첨단 Cu-Cr계 접점소재의 개발
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유기소재의 표준화 규격 확립과 내식/내변색성 평가기술 개발