RnDCircle Logo
강태준 연구실
인하대학교 기계공학과 강태준 교수
이온성 열전대
열전전기화학 셀
열에너지 하베스팅
홈
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원
홈

강태준 연구실

인하대학교 기계공학과 강태준 교수

강태준 연구실은 기계공학 기반 마이크로/나노가공과 MEMS/NEMS 공정 관점을 활용하여 열-에너지 변환과 센서 소자를 설계·제작하는 연구를 수행합니다. 특히 이온성 전해질과 전극 조합을 통해 ionic thermocouple 및 thermocell(QTEC) 계열의 열기전력 변환 원리를 검증하고, 열복사 에너지와 액체냉각 폐열에 대한 전기변환 응용을 확장합니다. 또한 Pt microneedles 표면에 효소 인터페이스를 구성한 연속 혈당 모니터링 센서를 개발하고, liquid crystal elastomer(LCE) 미세구조 기반 thermal diode film으로 열 흐름 방향성 제어를 구현합니다. 더불어 현장형 검출센서 기반 모니터링 시스템 연구도 함께 진행합니다.

이온성 열전대열전전기화학 셀열에너지 하베스팅마이크로·나노가공MEMS/NEMS 공정
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
이온성 열전대·열전(thermo-electrochemical) 변환 기반 정밀 열에너지 측정 및 발전 연구 thumbnail
이온성 열전대·열전(thermo-electrochemical) 변환 기반 정밀 열에너지 측정 및 발전 연구
Precision thermal measurement and conversion based on ionic thermocouples and thermo-electrochemical
연구 분야 상세보기
열복사·액체냉각 폐열 수확을 위한 열에너지 전기변환 및 집적화 연구 thumbnail
열복사·액체냉각 폐열 수확을 위한 열에너지 전기변환 및 집적화 연구
Thermal energy harvesting from thermal radiation and coolant waste heat with integrated power conver
연구 분야 상세보기
웨어러블 열·바이오 센싱 및 열방향 제어용 기능성 소자 연구 thumbnail
웨어러블 열·바이오 센싱 및 열방향 제어용 기능성 소자 연구
Wearable thermal and biosensing and functional devices for directional heat control
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
인용수 1
·
2025
Thermal Diode Films with Liquid Crystal Elastomer Microstructures
Jae Yun Baek, Gilyong Shin, Ju Hwan Lee, Sungryul Yun, Jei Gyeong Jeon, Tae June Kang
IF 8.9 (2025)
Small Structures
열 다이오드는 한 방향으로는 효율적으로 열을 전달하면서 반대 방향으로는 이를 차단함으로써 비대칭적 열 흐름을 가능하게 하며, 열에너지의 제어 및 관리에 큰 잠재력을 지닌다. 여기서는 열 흐름의 방향에 따라 달라지는 열 접촉 비대칭을 활용하는, 확장 가능하고 박막 형태의 열 다이오드 필름을 제시한다. 제안된 열 다이오드 필름은 공기 간극으로 분리된 두 개의 액정 탄성중합체(LCE) 층을 이용하여 제작되며, 한 표면에는 기둥(pillar) 구조가, 다른 표면에는 육각 벌집(hexagonal honeycomb) 구조가 형성되어 있다. 정방향 모드에서는 육각 벌집 구조를 갖는 LCE 층을 가열하면 측벽(sidewall)이 버클링(buckling)하여 반대편의 기둥 구조와 접촉하게 되며, 이는 효율적인 전도성 열 전달을 촉진한다. 역방향 모드에서는 기둥 구조를 갖는 LCE 층을 가열하면 수축(contract)하여 기둥 및 육각 벌집 구조를 포함한 층들 사이의 간극이 증가한다. 이러한 간극 증가는 공기 간극을 가로지르는 대류 열전달을 감소시킨다. 열 흐름 방향에 따른 열 접촉 비대칭은 이 필름이 60–100 °C의 넓은 온도 범위에서 열 정류(thermal rectification) 비율 ≈2.0을 달성하도록 한다.
https://doi.org/10.1002/sstr.202400558
Materials science
Elastomer
Microstructure
Thermal
Diode
Composite material
Liquid crystal
Optoelectronics
Physics
2
Article
|
인용수 0
·
2025
Mechanically Adaptable High‐Performance p(SBMA‐MMA) Copolymer Hydrogel with Iron (II/III) Perchlorate for Wearable Thermocell Applications (Adv. Funct. Mater. 12/2025)
Gilyong Shin, Ji Hyeon Baek, Ju Hyeon Kim, Ju Hwan Lee, Hyeong Jun Kim, Byeong Jun So, Yuseung Choi, Sungryul Yun, Taewoo Kim, Jei Gyeong Jeon, Tae June Kang
IF 19.9 (2025)
Advanced Functional Materials
논문 번호 2412524에서 Taewoo Kim, Jei Gyeong Jeon, Tae June Kang 및 동료 연구진은 기존의 p형 소자를 능가하는 고성능 n형 준고체 상태 열전소자(QTEC)를 제시하였다. 이들은 이온 전도용 소수성-친수성 공중합체 하이드로젤을 사용하였으며, SBMA의 친수성 제비터이온성(zwitternionic) 성분은 이온 전달을, MMA의 소수성 성분은 기계적 안정성을 제공하여 이온 전도성과 내구성을 모두 갖춘 구조를 구현한다. 염화철(II/III) 전해질에 담그면 하이드로젤의 연화성이 증가하고 QTEC 성능이 최적화된다. 이러한 하이드로젤은 웨어러블 기기에서의 실용적 응용 가능성이 크며, 체열을 효과적으로 활용하거나 센서에 전원을 공급할 수 있다.
https://doi.org/10.1002/adfm.202570067
Materials science
Copolymer
Wearable computer
Chemical engineering
Polymer chemistry
Nanotechnology
Composite material
Polymer
Computer science
Embedded system
3
Article
|
인용수 13
·
2024
Mechanically Adaptable High‐Performance p(SBMA‐MMA) Copolymer Hydrogel with Iron (II/III) Perchlorate for Wearable Thermocell Applications
Gilyong Shin, Ji Hyeon Baek, Ju Hyeon Kim, Ju Hwan Lee, Hyeong Jun Kim, Byeong Jun So, Yuseung Choi, Sungryul Yun, Taewoo Kim, Jei Gyeong Jeon, Tae June Kang
IF 19 (2024)
Advanced Functional Materials
준고체상 열전 셀(Quasi‐solid‐state thermocells, QTECs)은 체열을 전기로 변환하여 웨어러블 기기의 전원으로서 유망하다. QTECs의 p-형 요소에 대해서는 상당한 진전이 이루어졌으나, n-형 대응 요소에 대해서는 여전히 과제가 남아 있다. 본 연구에서는 기존의 p-형 요소를 능가하는 공중합체 하이드로젤을 이용한 고성능 n-형 QTEC 소자(presented)를 제시한다. 이 공중합체 하이드로젤은 이온 전도용 친수성 쯔비터이온성 설포베타인 메타크릴레이트(zwitterionic sulfobetaine methacrylate, SBMA)와 구조적 안정성용 소수성 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA)를 결합한다. MMA 함량을 35 wt.%에서 100 wt.%로 증가시킴으로써 하이드로젤의 탄성률(72 kPa에서 127.7 MPa)과 인장강도(54 kPa에서 6.7 MPa)에 대한 다목적 제어가 가능해진다. 또한 68 wt.% MMA에서 7.2 MJ m −3의 높은 기계적 인성(mechanical toughness)이 달성된다. 이어서 기계적으로 견고하고 높은 인성을 갖는 p(SBMA‐MMA) 하이드로젤을 농도가 서로 다른 Fe(ClO 4 ) 2/3 용액에 침지하여 n-형 QTEC 소자로서의 성능을 평가한다. 0.8 M Fe(ClO 4 ) 2/3를 포함한 하이드로젤은 −1.7 mV K −1의 높은 이온 열전기(Seebeck) 계수, 1.1 mW m −2 K −2의 전력 밀도, 그리고 1.6 MPa의 탄성률을 보이며, 이는 인체 피부와 유사한 수준이다. 마지막으로 최적화된 n-형 p(SBMA‐MMA) 하이드로젤은 웨어러블 기기에 대한 응용 가능성을 시사한다.
https://doi.org/10.1002/adfm.202412524
Materials science
Copolymer
Wearable computer
Chemical engineering
Composite material
Polymer
Computer science
Embedded system
Engineering
최신 정부 과제
15
과제 전체보기
1
2024년 5월-2027년 4월
|3,024,800,000원
첨단부품소재 글로벌인재양성사업
(분야) 차세대반도체, 핵심소재, 미래모빌리티(비전) 국가첨단전략산업을 선도하는 첨단부품소재 글로벌인재양성(목표) 중소/중견기업 연계 글로벌 R&D 인재양성 Hub 구축
글로벌 인력양성
차세대반도체
미래모빌리티
첨단부품소재
산업경쟁력 강화
2
2022년 6월-2027년 5월
|588,900,000원
고 엔트로피 열전 전해질에 기반한 이온성 열전대와 고분해능 미세열량계 응용 연구
열전 전해질의 온도 민감도, 구동 범위 및 분해능 향상 연구를 바탕으로, 고정밀 이온성 열전대의 원천소재 및 제작 기술을 확보함. 제작된 이온성 열전대를 고분해능 미세열량계 개발에 활용하여 분자 수준의 반응열 및 열적 상태를 감지하는 응용 가능성을 제시함
정밀계측
열기전력
산화 환원 전위
온도 민감도
이온성 액체
깊은 공융 용매
열잡음
열전대
미세열량계
3
주관|
2022년 6월-2027년 5월
|226,524,000원
알칼리금속이온 열-전기 직접변환 기술 연구
본 과제는 알칼리금속이온 기반 열전기술 Na-AMTEC을 연구해, 열에너지를 전기로 직접변환하는 원리를 밝히고 풀셀급 단위-셀을 제작·평가하는 차세대 원천기술 확보임. 연구 목표는 Na-AMTEC 메커니즘과 핵심원천·핵심요소 기술개발 및 Na-AMTEC 풀셀급 단위-셀 기술구현에 있음. 핵심 연구내용은 베타-알루미나 고체전해질 BASE의 이온전도성(0.3 S/cm 이상), 다공성 박막 전극과 3상 계면 유효전극면적, 이론해석으로 효율식 도출, 4점 probe 검사법 성능평가임. 또한 대전류 집전의 저저항 구조, 다공성 분말 기공률 제어와 작동유체 모세관력 순환, 단위-셀 성능평가로 열-전기 직접변환 고효율(열전 변환효율 ~46%, 카르노 대비 효율 ~92%)을 목표로 함. 기대효과는 SOFC·SOEC 복합발전, CSP, 산업폐열 회수, 초소형 원자로 열-전기 직접변환 등 고효율 열재생 기반 에너지 전환 확대임.
알칼리금속
열-전기 변환
열전소자
열전달
셀
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
거절2008캡을 갖는 나노 구조물1020080122021
거절2008밀봉 패키지 및 그 제조 방법1020080085439
거절2008나노 와이어 강화 복합체 및 이의 제조 방법1020080084526
전체 특허

캡을 갖는 나노 구조물

상태
거절
출원연도
2008
출원번호
1020080122021

밀봉 패키지 및 그 제조 방법

상태
거절
출원연도
2008
출원번호
1020080085439

나노 와이어 강화 복합체 및 이의 제조 방법

상태
거절
출원연도
2008
출원번호
1020080084526