Inha University
신소재공학과 황해진
인하대학교 신소재공학과 황해진 교수 연구실은 첨단 세라믹 소재 및 에너지·환경 응용 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 전고체 리튬 이차전지, 고체산화물 연료전지(SOFC), 고체산화물 전해조(SOEC) 등 차세대 에너지 변환 및 저장 시스템의 핵심 소재 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 무기 고체 전해질, 유무기 복합 고체 전해질, 저온 동시 소결 유리 전해질 등 다양한 전해질 소재와 고성능 전극 소재의 합성, 구조 제어, 계면 안정화 기술을 통해 전지의 안전성, 내구성, 에너지 밀도 향상에 기여하고 있습니다.
연구실의 또 다른 핵심 분야는 실리카 에어로겔 및 나노복합체의 합성과 응용입니다. 초다공성 실리카 에어로겔은 우수한 단열성, 경량성, 높은 비표면적 등 독특한 특성으로 인해 에너지 절감, 환경 정화, 촉매, 전지, 센서 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 본 연구실은 상압건조, 에멀전 중합, 표면개질 등 다양한 합성법을 통해 구형, 중공, 표면개질 에어로겔 및 금속/에어로겔 복합체를 개발하고, 이를 단열 블랭킷, 촉매 담체, 에너지 저장 소재 등 실용화 연구로 확장하고 있습니다.
이와 더불어, 연구실은 고체산화물 연료전지용 전극 및 연결재, 촉매, 고분자 복합체, 나노입자, 유리 및 세라믹 복합체 등 다양한 신소재의 합성 및 특성 평가, 전산모사 기반 소재 설계, 3D 프린팅 등 첨단 제조공정 연구도 병행하고 있습니다. 최근에는 인공지능 기반 소재 설계, 실시간 성능 복원 기술, 암모니아 연료전지 등 미래 에너지 분야로 연구영역을 확장하고 있습니다.
연구실은 다수의 국내외 특허와 논문, 산학협력 및 정부과제 수행을 통해 원천기술 확보와 실용화에 앞장서고 있습니다. 또한, 다양한 학술상과 포스터상, 우수논문상 등을 수상하며 연구 역량을 인정받고 있습니다. 연구실 구성원들은 국내외 학회, 산학연 협력, 국제 공동연구를 통해 글로벌 연구 네트워크를 구축하고 있으며, 차세대 에너지·환경 소재 분야의 미래 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.
이러한 연구실의 활동은 에너지 전환, 환경 보전, 첨단 소재 산업 발전 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 기술 창출로 이어지고 있습니다. 앞으로도 연구실은 지속적인 연구개발과 산학연 협력을 통해 차세대 에너지·환경 소재 분야의 글로벌 리더로 성장해 나갈 것입니다.
Silica Aerogel
Nano Dielectric Powders
Solid Electrolytes
전고체 리튬 이차전지용 복합 고체 전해질 및 전극 소재 개발
본 연구실은 전고체 리튬 이차전지의 핵심 요소인 복합 고체 전해질 및 전극 소재 개발에 중점을 두고 있습니다. 기존 액체 전해질 기반의 리튬 이차전지는 안전성, 내구성, 에너지 밀도 측면에서 한계가 존재하였으나, 고체 전해질을 적용함으로써 화재 및 누액 위험을 근본적으로 차단할 수 있습니다. 이를 위해 연구실에서는 NASICON, LLZO, LATP 등 다양한 무기 고체 전해질과 황화물계, 유리계, 복합계 고체 전해질의 합성 및 미세구조 제어, 이온전도도 향상 기술을 연구하고 있습니다.
특히, 복합 고체 전해질은 무기 고체 전해질과 고분자 또는 유리 전해질을 혼합하여 각각의 장점을 극대화하는 전략을 취하고 있습니다. 이를 통해 높은 이온전도도와 기계적 안정성, 전극과의 계면 저항 감소 등 실질적인 전지 성능 향상을 목표로 하고 있습니다. 또한, 전극과 전해질의 저온 동시 소결 공정, 표면 코팅 및 계면 안정화 기술 등 실용화에 필수적인 공정 기술도 함께 개발 중입니다.
이러한 연구는 전고체 배터리의 상용화에 필수적인 소재 신뢰성, 대면적화, 저비용 제조공정 등 다양한 난제를 해결하는 데 기여하고 있습니다. 연구실은 국내외 산학연 협력 및 정부과제 수행을 통해 차세대 에너지 저장장치의 핵심 원천기술 확보에 앞장서고 있습니다.
에너지 및 환경 세라믹스: 실리카 에어로겔 및 복합체의 합성과 응용
연구실은 초다공성 실리카 에어로겔 및 다양한 복합체의 합성, 구조 제어, 기능화 및 응용 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 실리카 에어로겔은 낮은 밀도, 높은 비표면적, 우수한 단열 특성 등으로 인해 에너지 절감, 환경 정화, 촉매, 전지, 센서 등 다양한 분야에서 각광받는 차세대 소재입니다. 본 연구실에서는 상압건조, 에멀전 중합, 표면 개질 등 다양한 합성법을 통해 구형, 중공, 표면개질 에어로겔을 개발하고, 나노복합체, 금속/에어로겔 하이브리드, 자성 나노복합체 등 기능성 복합체로 확장하고 있습니다.
특히, 실리카 에어로겔을 활용한 단열 블랭킷, 에너지 저장용 전극재, 촉매 담체, 수분 흡착 및 환경 정화 소재 등 실용화 연구에 집중하고 있습니다. 최근에는 은, 철 등 금속 나노입자를 에어로겔에 도입하여 촉매 활성 및 전기화학적 특성을 극대화하는 연구도 진행 중입니다. 또한, 에어로겔의 표면 개질을 통해 소수성, 친수성, 전기적 특성 등 다양한 기능을 부여하고, 3차원 구조 제어를 통한 대면적화 및 대량생산 기술도 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 에너지 효율 향상, 환경 오염 저감, 차세대 전지 및 촉매 개발 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 소재 기술로 평가받고 있습니다. 연구실은 국내외 특허 및 기술이전을 통해 산업적 파급효과를 높이고 있으며, 다양한 정부 및 기업 과제를 통해 실용화 기반을 강화하고 있습니다.
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Real-time analysis and prediction method of ion concentration using the effect of O-H stretching bands in aqueous solutions based on ATR-FTIR spectroscopy
RSC ADVANCES, 2024
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Facile Synthesis of Surface-Modified Hollow-Silica (SiO2) Aerogel Particles via Oil-Water-Oil Double Emulsion Method
GELS, 2024
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Combi-Matrix Based on TiO2 Aerogel for Diagnosis of Sepsis Using Laser Desorption and Ionization Mass Spectrometry
ACS APPLIED NANO MATERIALS, 2024
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3단계 산학연협력 선도대학 육성사업(LINC 3.0)_대학 유망기술 시제품 제작 지원 04(황해진 교수)
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[Ezbaro] 초다공성 에어로겔 기반 나노구조 복합 전극 및 3차원 공간 활용형 anode-free 전고체전지 개발
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[Ezbaro] 암모니아 연료사용 고체산화물연료전지 열화메커니즘 규명 및 열화 억제기술 개발