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한양대학교 신소재공학부

한양대학교 신소재공학부

박원일 교수

Energy Storage and Harvesting

Nanopatterning

1-Dimensional Nanomaterial

한양대학교 신소재공학부

신소재공학부 박원일

한양대학교 신소재공학부는 재료의 구조, 물성, 공정, 성능평가 간의 상호관계에 대한 심층적인 연구를 바탕으로 첨단 재료과학의 기초 현상과 이론을 체계적으로 교육하고 있습니다. 본 학부는 금속, 세라믹, 반도체, 나노소재 등 다양한 재료군을 대상으로, 미세구조 분석, 물성 평가, 공정 최적화 등 전 과정에 걸친 융합적 연구를 수행하며, 첨단 분석 장비와 시뮬레이션 기법을 적극 활용하여 재료의 성능을 극대화하고 있습니다. 특히, 차세대 반도체 소자, 나노 전자소자, 광전자소자, 에너지소자 등 미래 산업을 선도할 다양한 소자 개발에 주력하고 있습니다. 반도체 공정 기술, 박막 증착, 나노패터닝, 3D 프린팅 등 혁신적인 제조 및 가공기술을 바탕으로, 고성능·고신뢰성 소자 구현을 목표로 하고 있습니다. 또한, TCAD 시뮬레이션, 전산재료과학, 분자동역학 등 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 기법을 통해 미시적 구조와 거시적 성능 간의 상관관계를 예측하고 최적화하는 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 에너지 저장 및 변환을 위한 첨단 재료 개발 역시 신소재공학부의 중요한 연구 분야입니다. 리튬이온 이차전지, 전고체전지, 고체산화물 연료전지, 유리 및 포토닉스 재료 등 다양한 에너지 소자용 소재의 설계, 합성, 특성 분석 및 응용 연구가 진행되고 있습니다. 고효율 전극 및 전해질 소재, 고온용 합금, 다공성 금속소재 등 에너지 효율과 안전성을 동시에 고려한 혁신적 소재 개발에 집중하고 있습니다. 이외에도, 발광체, 양자점, 고기능성 합금, 고엔트로피 합금, 자가치유 합금 등 다양한 기능성 소재의 구조-물성-성능 간의 상관관계를 규명하고, 신개념 합성법 및 친환경 공정 개발을 통해 소재의 성능을 극대화하고 있습니다. 중성자/싱크로트론/X-선 구조 분석, 실시간 전자현미경 관찰 등 첨단 분석기술을 활용하여, 소재의 미세구조와 전기화학적 특성, 열적 특성, 광학적 특성 등을 정밀하게 평가하고 있습니다. 한양대학교 신소재공학부는 이러한 다양한 연구를 통해 미래형 첨단 재료 분야에서 창의적이고 진취적인 인재를 양성하고, 산업 현장에서 요구되는 실질적인 문제 해결 능력을 갖춘 재료전문가를 배출하는 데 기여하고 있습니다. 더불어, 국제화 시대에 부합하는 글로벌 경쟁력을 갖춘 재료과학 인재 육성에도 힘쓰며, 산학연 협력을 통한 실용화 연구와 사회적 가치 창출에도 앞장서고 있습니다.

Energy Storage and Harvesting
Nanopatterning
1-Dimensional Nanomaterial
재료의 구조-물성-공정-성능평가 간의 관계 및 재료과학적 기초 현상
한양대학교 신소재공학부는 재료의 구조, 물성, 공정, 그리고 성능평가 간의 상호관계를 심도 있게 연구합니다. 재료과학의 기초 현상과 이론을 체계적으로 교육하고, 이를 바탕으로 첨단 재료 시스템의 제조, 가공공정, 평가 및 최적응용을 위한 공학적 지식을 쌓는 데 중점을 두고 있습니다. 이러한 연구는 금속, 세라믹, 반도체, 나노소재 등 다양한 재료군에 적용되며, 각 재료의 미세구조와 물리적·화학적 특성이 실제 공정 및 성능에 어떻게 영향을 미치는지 분석합니다. 특히, 미세구조 분석을 위한 TEM, AES, XPS, 광가속기 등 첨단 분석 장비를 활용하여 재료의 나노 및 원자 수준에서의 구조와 반응 메커니즘을 규명합니다. 이를 통해 재료의 내구성, 강도, 전기적 특성 등 다양한 성능 지표를 향상시키는 방안을 모색하고 있습니다. 또한, 재료의 제조 및 가공공정에서 발생할 수 있는 다양한 변수와 그 영향에 대한 체계적인 연구를 통해, 최적화된 공정 조건을 도출하고 있습니다. 이러한 연구는 미래형 첨단 재료 분야에서 창의적이고 진취적인 인재를 양성하는 데 중요한 역할을 하며, 산업 현장에서 요구되는 실질적인 문제 해결 능력을 갖춘 재료전문가를 배출하는 데 기여하고 있습니다. 더불어, 국제화 시대에 부합하는 글로벌 경쟁력을 갖춘 재료과학 인재 육성에도 힘쓰고 있습니다.
차세대 반도체 및 나노소재 기반 소자 개발
신소재공학부는 차세대 반도체 소자, 나노 전자소자, 광전자소자, 에너지소자 등 다양한 첨단 소자 개발에 주력하고 있습니다. 반도체 공정 기술, 박막 증착, 나노패터닝, 3D 프린팅 등 혁신적인 제조 및 가공기술을 바탕으로, 고성능·고신뢰성 소자 구현을 목표로 하고 있습니다. 특히, Si 플래시, 멤리스터, 뉴로모픽 소자, 차세대 DRAM, ReRAM, PRAM 등 메모리 및 로직 소자뿐만 아니라, 유기 및 하이브리드 광전자 소재, 투명 산화물 반도체, 유연 디스플레이용 소재 등 미래 전자산업을 선도할 다양한 응용 분야에 집중하고 있습니다. 이 과정에서 TCAD 시뮬레이션, 전산재료과학, 분자동역학 등 컴퓨터 기반의 시뮬레이션 기법을 적극 활용하여, 미시적 구조와 거시적 성능 간의 상관관계를 예측하고 최적화합니다. 또한, 나노와이어, 그래핀, 콜로이드 나노결정 등 첨단 나노소재의 합성 및 특성 분석을 통해, 기존 소자의 한계를 극복하고 새로운 기능을 부여하는 연구를 진행하고 있습니다. 실시간/실환경 전자현미경 등 첨단 분석기술을 통해 소자 내에서 발생하는 다양한 현상을 원자 및 나노 수준에서 관찰하고, 이를 바탕으로 소자 신뢰성 및 성능 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 정보전자산업, 에너지 저장 및 변환, 바이오센서, 웨어러블 디바이스 등 다양한 산업 분야에 응용될 수 있으며, 산학연 협력을 통한 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 신소재공학부는 미래 산업의 핵심 기반 기술을 선도하고, 혁신적인 소자 및 시스템 개발에 앞장서고 있습니다.
에너지 재료 및 첨단 기능성 소재 개발
에너지 저장 및 변환을 위한 첨단 재료 개발은 신소재공학부의 또 다른 핵심 연구 분야입니다. 리튬이온 이차전지, 전고체전지, 고체산화물 연료전지(SOFC), 유리 및 포토닉스 재료 등 다양한 에너지 소자용 소재의 설계, 합성, 특성 분석 및 응용 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 특히, 고용량·고출력 전지 시스템, 고효율 전극 및 전해질 소재, 저온 소결 치밀화, 고온용 합금 및 다공성 금속소재 등 에너지 효율과 안전성을 동시에 고려한 혁신적 소재 개발에 집중하고 있습니다. 이와 함께, 발광체, 양자점, 고기능성 합금, 고엔트로피 합금, 자가치유 합금 등 다양한 기능성 소재의 구조-물성-성능 간의 상관관계를 규명하고, 신개념 합성법 및 친환경 공정 개발을 통해 소재의 성능을 극대화하고 있습니다. 중성자/싱크로트론/X-선 구조 분석, 실시간 전자현미경 관찰 등 첨단 분석기술을 활용하여, 소재의 미세구조와 전기화학적 특성, 열적 특성, 광학적 특성 등을 정밀하게 평가하고 있습니다. 이러한 연구는 전기차, 스마트 디바이스, 신재생에너지, 차세대 디스플레이, 바이오 및 의료 분야 등 다양한 산업에서 요구되는 고성능·고신뢰성 소재의 개발로 이어지고 있습니다. 신소재공학부는 창의적이고 혁신적인 소재 연구를 통해 에너지 및 환경 문제 해결에 기여하며, 미래 사회의 지속가능한 발전을 위한 핵심 기술을 제공하고 있습니다.
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Perovskite-polymer composite cross-linker approach for highly-stable and efficient perovskite solar cells
Tae-Hee Han, Jin-Wook Lee, Chungseok Choi, Shaun Tan, Changsoo Lee, Yepin Zhao, Zhenghong Dai, Nicholas De Marco, Sung-Joon Lee, Sang-Hoon Bae, Yonghai Yuan, Hyuck Mo Lee, Yu Huang & Yang Yang
Nature Commun., 2019
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Probing molecule-like isolated octahedra via phase stabilization of zero-dimensional cesium lead halide nanocrystals
Paulraj Arunkumar, Han Bin Cho, Kyeong Hun Gil, Sanjith Unithrattil, Yoon Hwa Kim, Won Bin Im
Nat. Commun., 2018
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Study of in Situ Silver Migration in Amorphous Boron Nitride CBRAM Device
Yu-Rim Jeon, Yawar Abbas, Andrey Sergeevich Sokolov, Sohyeon Kim, Boncheol Ku, Changhwan Choi
ACS Applied Materials & Interfaces, 2019