나노재료합성연구실
고분자공학과 백현종
나노재료합성연구실은 고분자 및 나노소재 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하는 연구실로, 분자 수준에서의 정밀한 구조 제어를 통해 기존에 존재하지 않았던 새로운 물리적, 화학적 현상을 창출하는 데 주력하고 있습니다. 본 연구실은 원자이동 라디칼 중합(ATRP), RAFT 중합 등 첨단 중합 기술을 기반으로 다양한 형태의 고분자 나노구조체를 합성하며, 이들의 구조-특성 상관관계를 심도 있게 분석하고 있습니다. 이를 통해 고분자 나노입자, 나노섬유, 하이브리드 복합체 등 다양한 나노소재를 개발하고, 이들의 기능성 극대화 및 응용 가능성 탐색에 집중하고 있습니다.
특히, 나노구조 제어 고분자 재료는 전기자동차용 타이어, 이차전지 바인더, 친환경 코팅, 콘크리트 강도 증진용 고분자 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있습니다. 이러한 응용 연구는 고분자 소재의 내구성, 유연성, 투명성, 내열성 등 핵심 물성을 획기적으로 향상시키는 동시에, 친환경적이고 지속가능한 소재 개발에도 기여하고 있습니다. 또한, 고분자-무기 하이브리드 복합체, 표면 개질 나노입자, 기능성 고분자 브러쉬 등은 차세대 전자소자, 에너지 저장장치, 바이오센서 등 첨단 융합 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
본 연구실은 고분자 기반 나노소재의 융합 응용 연구에도 중점을 두고 있습니다. 에너지 저장장치, 환경 센서, 바이오센서 등 다양한 분야에서 고분자 나노소재의 혁신적 활용 방안을 모색하고 있으며, 실제 산업 현장에서 요구되는 고성능과 친환경성을 동시에 만족시키는 소재 개발에 앞장서고 있습니다. 이를 위해 산학연 협력 및 다학제 융합 연구를 적극적으로 추진하며, 실질적인 산업화 및 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
연구실의 주요 연구 성과는 국내외 유수 학술지 논문, 특허, 기술이전, 산학협력 프로젝트 등 다양한 형태로 축적되고 있습니다. 또한, 최신 분석장비와 실험 인프라를 바탕으로, 소재 합성부터 물성 평가, 응용 제품화에 이르기까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구 역량을 바탕으로, 미래형 고성능 소재 개발과 더불어, 친환경적이고 지속가능한 소재 산업 발전에 기여하고자 합니다.
나노재료합성연구실은 앞으로도 고분자 및 나노소재 분야의 혁신을 선도하며, 차세대 융합 소재의 연구개발을 통해 사회적, 산업적 가치를 창출하는 데 최선을 다할 것입니다.
Carbon Nanotube Surface Modification
Atom Transfer Radical Polymerization
Polymer-Protein Hybrid Nanoparticles
나노구조 제어 고분자 재료의 설계 및 응용
나노구조 제어 고분자 재료는 분자 수준에서의 정밀한 구조 제어를 통해 기존에 존재하지 않았던 새로운 물리적, 화학적 특성을 발현할 수 있는 첨단 소재입니다. 본 연구실에서는 원자이동 라디칼 중합(ATRP), RAFT 중합 등 다양한 정밀 중합 기술을 활용하여 고분자 사슬의 길이, 분지, 말단기, 그리고 나노구조의 형태를 자유롭게 조절할 수 있는 합성법을 개발하고 있습니다. 이를 통해 나노입자, 나노섬유, 나노캡슐 등 다양한 형태의 고분자 나노재료를 제작하며, 이들 소재의 구조-특성 상관관계를 심도 있게 분석하고 있습니다.
이러한 나노구조 제어 고분자 재료는 전기적, 기계적, 광학적 특성의 극대화뿐만 아니라, 표면 에너지, 습윤성, 내화학성 등 다양한 기능성 부여가 가능합니다. 예를 들어, 고분자-무기 하이브리드 나노복합체, 표면 개질된 나노입자, 기능성 고분자 브러쉬 등은 차세대 전자소자, 에너지 저장장치, 바이오센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 최근에는 나노구조 제어를 통해 고분자 재료의 내구성, 투명성, 유연성, 내열성 등도 획기적으로 향상시키는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
본 연구실은 나노구조 제어 고분자 재료의 합성뿐만 아니라, 이들의 실제 응용을 위한 물성 평가, 대면적 공정화, 산업적 확장성 확보에도 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 미래형 고성능 소재 개발과 더불어, 친환경적이고 지속가능한 소재 산업 발전에 기여하고자 합니다.
고분자 기반 나노소재의 융합 응용: 에너지, 환경, 바이오센서
고분자 기반 나노소재는 그 독특한 구조적, 기능적 특성으로 인해 다양한 첨단 산업 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 본 연구실에서는 고분자 나노소재를 활용한 에너지 저장장치(이차전지 바인더, 슈퍼커패시터 전극), 환경 센서(중금속 검출, 유해물질 감지), 바이오센서(질병 진단, 바이러스 검출) 등 융합 응용 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 예를 들어, 전기자동차용 타이어 소재, 콘크리트 강도 증진용 고분자, 친환경 코팅제 등은 실제 산업 현장에서 요구되는 고성능과 친환경성을 동시에 만족시키는 대표적인 연구 성과입니다.
특히, 고분자-나노입자 복합체, 기능성 고분자 브러쉬, 표면 개질된 나노입자 등은 전기화학적 특성, 기계적 내구성, 내오염성, 생체적합성 등 다양한 기능을 부여할 수 있어, 차세대 에너지 및 환경 소재로 각광받고 있습니다. 또한, 고분자 기반 바이오센서 및 진단 플랫폼 개발을 통해 질병의 조기 진단, 수질 및 식품 안전성 모니터링 등 사회적 요구에 부응하는 연구도 활발히 진행 중입니다.
이러한 융합 응용 연구는 소재의 합성-구조-특성-응용의 전 과정을 아우르는 통합적 접근을 통해, 실질적인 산업화 및 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 본 연구실은 산학연 협력 및 다학제 융합 연구를 통해, 고분자 기반 나노소재의 혁신적 응용을 지속적으로 확장해 나가고 있습니다.
1
An Enterobactin Analog Prepared by Crosslinking a Preassembled iron(III) Complex of a Catechol Derivative with Poly(ethyleneimine), Suh, J.; Lee, S. H.; Paik, H.-j., Inorganic Chemistry, 33 (1), 3-4(1994)
Suh, J., Lee, S. H., Paik, H.-j.
Inorganic Chemistry, 1994
2
Ionization of Poly(ethylenimine) and Poly(allylamine) at Various pH's, Suh, J.; Paik, H.-j.; Hwang, B. K., Bioorganic Chemistry, 22 (3), 318-27(1994)
Suh, J., Paik, H.-j., Hwang, B. K.
Bioorganic Chemistry, 1970
3
Synthesis and Characterization of Graft Copolymers of Poly(vinyl chloride) with Styrene and (meth)acrylates by Atom Transfer Radical Polymerization, Paik, H.-j.; Gaynor, S. G.; Matyjaszewski, K., Macromolecular Rapid Communications, 19 (1), 47-52(1998)
Paik, H.-j., Gaynor, S. G., Matyjaszewski, K.
Macromolecular Rapid Communications, 1970
1
금속 착물을 이용한 원자이동 라디칼 중합의 촉매개발
2
천연단백질과 합성고분자를 결합한 새로운 하이브리드 소재 개발 및 이의 나노 구조체 형성 연구
3
구배 브러쉬 고분자와 금나노입자 복합체를 이용한 전자기적 원격구동형 분자동력 시스템 개발
