남관우 연구실
화공신소재공학과 남관우
남관우 연구실은 화공신소재공학과를 기반으로 차세대 에너지 저장 시스템, 특히 이차전지 분야에서 혁신적인 연구를 선도하고 있습니다. 연구실의 주요 관심사는 금속-유기 골격체(MOF)와 같은 첨단 소재를 활용하여 리튬이온, 나트륨이온, 아연이온 등 다양한 이차전지의 성능을 극대화하는 것입니다. 이를 위해 소재의 합성부터 구조 분석, 전기화학적 특성 평가, 실제 배터리 셀 제작 및 성능 검증에 이르기까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다.
특히, MOF 소재를 전극 및 분리막에 적용함으로써 전극의 구조적 안정성 향상, 금속 이온의 균일한 삽입/탈출, 전해질과의 부반응 억제 등 다양한 효과를 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 이차전지의 수명 연장, 에너지 밀도 향상, 안전성 증대 등 실질적인 성능 개선으로 이어지고 있으며, 실제로 다양한 특허와 논문을 통해 그 우수성이 입증되고 있습니다.
또한, 연구실은 수계 이차전지와 같은 친환경 에너지 저장 시스템 개발에도 집중하고 있습니다. 수계 이차전지는 높은 안전성, 저비용, 친환경성 등으로 차세대 에너지 저장장치로 각광받고 있으며, 연구실에서는 아연, 마그네슘, 나트륨 등 다양한 금속 이온을 활용한 배터리의 소재 및 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 초분자 MOF 코팅, 고전압 유기 양극재, 전해질 최적화 등 다양한 혁신적 접근을 통해 실질적인 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
이와 더불어, 남관우 연구실은 물리학 기반 기계학습, 첨단 분석기법, 융합기술 등을 적극적으로 도입하여 연구의 깊이와 폭을 확장하고 있습니다. 이를 통해 대용량 에너지 저장 시스템(ESS), 전기차, 신재생에너지 연계 저장장치 등 다양한 응용 분야에서의 실용화를 목표로 하고 있습니다.
남관우 연구실은 앞으로도 첨단 소재 기반의 에너지 저장 기술 혁신을 통해 친환경적이고 안전한 미래 에너지 사회 구현에 기여할 것입니다. 지속적인 연구개발과 산학협력을 통해 국내외 에너지 저장 분야의 선도 연구실로 자리매김하고 있습니다.
Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Aqueous Rechargeable Batteries
Lithium-Ion Batteries
금속-유기 골격체(MOF)를 활용한 차세대 이차전지 소재 개발
남관우 연구실은 금속-유기 골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 기반으로 한 차세대 이차전지 소재 개발에 중점을 두고 있습니다. MOF는 높은 기공률과 조절 가능한 구조적 특성을 바탕으로, 전극 및 분리막 등 다양한 배터리 구성 요소에 적용할 수 있는 혁신적인 소재로 주목받고 있습니다. 연구실에서는 MOF의 구조적 특성을 활용하여 리튬이온, 나트륨이온, 아연이온 등 다양한 이차전지 시스템에서의 성능 향상 방안을 모색하고 있습니다.
특히, MOF를 전극 표면에 코팅하거나 분리막에 적용함으로써 전극의 구조적 안정성 증진, 금속 이온의 균일한 삽입/탈출, 그리고 전해질과의 부반응 억제 등 다양한 효과를 실현하고 있습니다. 예를 들어, MOF 코팅을 통해 리튬이온 배터리의 망간 용출을 억제하거나, 아연이온 배터리에서 수지상(dendrite) 성장을 효과적으로 제어하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, MOF의 전도성 및 표면 활성 부위를 조절하여 전기화학적 반응성을 극대화하는 전략도 함께 연구되고 있습니다.
이러한 연구는 이차전지의 수명 연장, 에너지 밀도 향상, 안전성 증대 등 실질적인 성능 개선으로 이어지고 있습니다. 남관우 연구실은 MOF 소재의 합성, 구조 분석, 전기화학적 특성 평가 등 전주기적 연구를 통해 차세대 에너지 저장 시스템의 핵심 기술을 선도하고 있습니다. 앞으로도 MOF 기반 소재의 혁신적 응용을 통해 친환경적이고 고성능의 에너지 저장장치 개발에 기여할 것으로 기대됩니다.
수계 이차전지 및 친환경 에너지 저장 시스템 연구
남관우 연구실은 수계 이차전지(Aqueous Secondary Battery) 및 친환경 에너지 저장 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 수계 이차전지는 리튬이온 배터리의 안전성 문제와 고비용 한계를 극복할 수 있는 대안으로, 높은 이온 전도도, 저비용, 친환경성 등의 장점을 가지고 있습니다. 연구실에서는 아연, 마그네슘, 나트륨 등 다양한 금속 이온을 활용한 수계 배터리의 성능 향상과 상용화 가능성에 대한 연구를 진행하고 있습니다.
특히, 수계 아연이차전지의 경우, 전극 소재의 구조적 안정성 확보와 수지상 억제, 전해질의 최적화, 고전압 유기 양극재 개발 등 다양한 측면에서 혁신적인 접근을 시도하고 있습니다. 예를 들어, 초분자 MOF 코팅층을 적용하여 아연 음극의 수명 특성을 크게 향상시키거나, 거대고리 유기 양극재를 도입하여 고전압 및 고용량 구현에 성공하는 등 실질적인 성과를 내고 있습니다. 또한, 물리학 기반 기계학습을 통한 전해질 개발 공정 최적화 등 첨단 융합기술도 적극적으로 도입하고 있습니다.
이러한 연구는 대용량 에너지 저장 시스템(ESS), 전기차, 신재생에너지 연계 저장장치 등 다양한 응용 분야에서의 실용화를 목표로 하고 있습니다. 남관우 연구실은 수계 이차전지의 핵심 소재 및 시스템 개발을 통해 안전하고 지속가능한 에너지 사회 구현에 앞장서고 있으며, 관련 특허와 논문을 통해 국내외적으로 높은 연구 경쟁력을 인정받고 있습니다.
1
Effect of metal？organic framework on hydrogen volume fraction in the oxygen-rich anode catalyst layer of proton exchange membrane water electrolyzer
남관우, 오근환, 강인구, 이소진, 최원종, 이시연, 소순용, 유덕만, 윤상준, 김동원
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 202503
2
Accelerated Discovery of Solvation Structure Engineering for Stable Aqueous Rechargeable Zinc Batteries via Physics-Guided Bayesian Active Learning
남관우, 나종걸, 김민수, 이민지, 최인영, 오지혜, 백상아, 한아름, 이신애, 황혜림
SMALL, 202502
3
Enhancing Sodium Ion Battery Performance through Biphasic Layered Oxide Cathodes
남관우, 강승준, 박성준, 유승호
CHEMELECTROCHEM, 202502
1
수계 아연이차전지용 고전압 거대고리 유기 양극재 개발
