김정한 연구실
의과대학(임상교실)
김정한
김정한 연구실은 신소재공학 분야에서 첨단 나노소재, 금속 박막, 그리고 전기화학 기반 분석기술을 중심으로 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 2차원 나노소재의 합성과 구조 제어, 그리고 이를 기반으로 한 반데르발스 헤테로구조체 개발에 주력하고 있습니다. 다양한 성장 기법과 분석기술을 활용하여, 차세대 전자소자, 인공 시냅스, 유연 전자기기 등 미래 산업을 선도할 수 있는 핵심 소재와 소자 기술을 개발하고 있습니다.
또한, 전기도금 기술을 활용한 금속 박막 및 박판의 미세구조 제어와 기계적, 전기적 특성 향상에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 구리, 니켈, 코발트 등 다양한 금속의 다층 박막을 첨가제 및 공정 조건을 정밀하게 조절하여 제조하며, 이를 통해 이차전지, 연료전지, 반도체 패키지 등 첨단 산업에 적합한 고신뢰성 금속소재를 구현하고 있습니다. 첨단 분석기술을 통해 미세조직과 집합조직, 그리고 물성 간의 상관관계를 체계적으로 규명하고 있습니다.
전기화학 기반의 나노분석 및 초미세전극 개발도 본 연구실의 중요한 연구 축입니다. 주사 전기화학 현미경(SECM), 주사 이온 전도도 현미경(SICM) 등 첨단 장비를 활용하여, 금속 박막 및 나노소재의 표면 반응성, 전기화학적 특성, 미세구조와의 연관성을 심층적으로 분석하고 있습니다. 초미세전극 및 다채널 전극의 설계와 제조에 관한 특허도 다수 보유하고 있으며, 이를 통해 전기화학 분석의 정밀도와 신뢰성을 크게 향상시키고 있습니다.
이러한 연구 성과는 차세대 배터리, 연료전지, 반도체, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌고 있습니다. 김정한 연구실은 소재의 합성부터 소자 응용, 분석기술 개발까지 전 주기를 아우르는 융합 연구를 통해, 신소재공학 분야의 선도적 역할을 수행하고 있습니다.
앞으로도 김정한 연구실은 첨단 소재 및 소자 기술의 개발과 실용화, 그리고 산업 현장과의 긴밀한 협력을 통해, 미래 신소재공학의 새로운 패러다임을 제시할 것입니다.
2차원 나노소재 및 반데르발스 헤테로구조체 개발
김정한 연구실은 2차원 나노소재와 반데르발스 헤테로구조체의 합성과 특성 분석에 중점을 두고 있습니다. 최근 다양한 논문에서 MXene, PtSe2, MoS2, SnS 등 다양한 2차원 소재의 대면적 성장, 구조적 제어, 그리고 이종접합 구조의 제작 및 특성 평가가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 전자소자, 인공 시냅스, 유연 전자기기 등 다양한 응용 분야에 필수적인 기반 기술로 자리 잡고 있습니다.
특히, 화학기상증착(CVD) 및 에피택시, 스폴링 등 다양한 성장 기법을 활용하여 원자 수준에서의 구조 제어와 대면적 균일성 확보에 집중하고 있습니다. 이를 통해 얻어진 2차원 소재는 전기적, 광학적, 기계적 특성이 우수하며, 인공 시냅스 소자, 고이동도 트랜지스터, 신축성 전극 등 첨단 소자 개발에 적용되고 있습니다. 또한, 이종접합 구조를 통한 새로운 기능성 구현과 소재 간 계면 특성 제어를 통해 소자의 성능을 극대화하고 있습니다.
이러한 연구는 미래 정보통신, 에너지, 바이오센서 등 다양한 산업 분야에서 혁신적인 기술 발전을 이끌 것으로 기대됩니다. 김정한 연구실은 소재의 합성부터 소자 응용까지 전 주기를 아우르는 연구를 통해, 차세대 나노소재 기반 융합기술의 선도적 역할을 수행하고 있습니다.
전기도금 및 미세구조 제어를 통한 금속 박막/박판 개발
본 연구실은 전기도금 기술을 활용한 금속 박막 및 박판의 미세구조 제어와 그에 따른 기계적, 전기적 특성 향상에 대한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 구리, 니켈, 코발트 등 다양한 금속의 다층 박막을 전기도금 방식으로 제조하고, 첨가제 및 공정 조건을 조절하여 미세조직과 집합조직을 정밀하게 제어하는 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 이차전지용 집전체, 연료전지 분리판, 반도체 패키지용 미세기판 등 첨단 산업에 요구되는 고신뢰성 금속소재를 구현하고 있습니다.
특히, 전자 후방 산란 분석(EBSD), 주사 전기화학 현미경(SECM), 주사 이온 전도도 현미경(SICM) 등 첨단 분석기술을 활용하여, 박막의 미세조직과 결정방위, 그리고 이에 따른 기계적 물성 및 전기화학적 특성을 정밀하게 평가하고 있습니다. 또한, 바이폴라 전극, 보조 양극 등 새로운 전기도금 공정 설계를 통해 두께 균일성, 연신율, 내식성 등 실질적 성능 향상에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 차세대 배터리, 연료전지, 반도체 패키징 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 산업 현장에서 요구되는 고성능 금속소재의 대량 생산 및 신뢰성 확보에 중요한 기여를 하고 있습니다. 김정한 연구실은 전기도금 기반 금속소재의 혁신적 개발과 실용화에 앞장서고 있습니다.
전기화학 기반 나노분석 및 미세전극 기술
김정한 연구실은 전기화학 기반의 나노분석 기술과 초미세전극 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 주사 전기화학 현미경(SECM), 주사 이온 전도도 현미경(SICM) 등 첨단 분석 장비를 활용하여, 금속 박막 및 나노소재의 표면 반응성, 전기화학적 특성, 미세구조와의 상관관계를 심층적으로 분석하고 있습니다. 이러한 기술은 반도체, 배터리, 바이오센서 등 다양한 분야에서 소재의 성능을 극대화하는 데 필수적입니다.
특히, 초미세전극 및 다채널 전극의 설계와 제조 방법에 관한 특허를 다수 보유하고 있으며, 이를 기반으로 전기화학적 분석의 정밀도와 신뢰성을 크게 향상시키고 있습니다. 전기화학적 분석을 위한 전극의 미세구조 제어, 내산화성 향상, 저융점 금속 활용 등 다양한 혁신적 접근을 통해, 기존 분석기술의 한계를 극복하고 새로운 응용 가능성을 제시하고 있습니다.
이러한 연구는 차세대 전기화학 분석기술의 발전뿐만 아니라, 실제 산업 현장에서의 공정 최적화, 품질 관리, 신소재 개발 등 다양한 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 김정한 연구실은 전기화학 기반 나노분석 및 미세전극 기술의 연구와 실용화에 있어 국내외적으로 높은 평가를 받고 있습니다.
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Optically-modulated and mechanically-flexible MXene artificial synapses with visible-to-near IR broadband-responsiveness
김정한, Chung Won Lee, Seung Ju Kim, Han-Kyun Shin, Young-Jun Cho, Changhyeon Yoo, Sang Sub Han, 이효종, Yeonwoong Jung
NANO TODAY, 2025
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Piezostrain-Driven Bidirectional Enhancement of Optical Synaptic Plasticity in Wafer-Scale Co-Phased Tin Selenide Layers
Changhyeon Yoo, Sang Sub Han, Chung Won Lee, Jebadiah Pond, 송유진, Yeonwoong Jung, 김정한
NANO LETTERS, 2024
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Tailoring Lithium Horizontal Deposition for Long-Lasting High-Loading NCA (≥5 mA h cm-2)||Lithium-Metal Full Cells in Carbonate Electrolytes
김정한, Eunmo Ku, Ho-Sung Yang, Hae Gon Lee, Hoseong Lee, Byungkyu Jeon, Seong-Ung Hong, Seokwon Hong, Hee-Dae Lim, Jun-Ho Park, Jun Choi, Byoung-Sun Lee
ACS NANO, 2024
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굴착기용 실린더 로드 소재 시제품 미세조직 분석
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AI 기반의 시편 미세조직 이미지의 입도 계측 자동화 및 물성 예측 시스템