이헌상 연구실
화학공학과
이헌상
이헌상 연구실은 화학공학과를 기반으로 고분자 나노복합재료, 탄소나노소재, 기능성 하이드로젤 등 첨단 소재의 합성, 특성화, 응용에 이르는 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브, 질화붕소나노튜브 등 다양한 나노카본 소재를 고분자 매트릭스에 도입하여 복합재료의 기계적, 전기적, 열적 특성을 극대화하는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 투명 전도성 필름, 고기체차단성 필름, 자가세정 코팅, 에너지 모듈용 소재 등 다양한 산업적 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다.
연구실은 고분자 및 나노복합재료의 유변학적 특성 분석과 이론 모델링에 강점을 가지고 있습니다. 자체 개발한 미세유체 채널, 차압 점도계 등 첨단 측정장치를 활용하여 저점도 용액부터 고점도 젤, 나노입자 분산액까지 다양한 시스템의 유변학적 거동을 정밀하게 측정하고 있습니다. 이러한 데이터는 고분자 사슬의 사행운동, 나노입자의 배향 및 분산, 복합재료의 점도 및 탄성 변화 등 미시적 현상을 해석하는 데 활용되며, 실험과 이론의 융합을 통해 소재의 구조-물성 상관관계를 규명합니다.
또한, 연구실은 기능성 하이드로젤 및 스마트 소재 개발에도 주력하고 있습니다. 그래핀 옥사이드, 탄소나노튜브 등 나노소재를 도입한 하이드로젤은 광감응, 열감응, 자가치유, 센서 등 다양한 스마트 기능을 구현할 수 있으며, 인공 홍채, 인공근육, 바이오센서, 웨어러블 디바이스 등 미래 산업 분야에서의 응용 가능성을 높이고 있습니다. 미세유체 채널을 이용한 정밀 합성, 삼투압 및 유변학적 특성 분석, 광열전환 효과 측정 등 다양한 실험적 접근을 통해 스마트 하이드로젤의 성능을 극대화하고 있습니다.
연구실은 나노복합재료와 하이드로젤의 구조-물성-공정-성능 간의 연계성을 이해하고, 최적화된 신소재 개발 및 공정 혁신에 앞장서고 있습니다. 최근에는 유변학 데이터와 인공지능(딥러닝, 머신러닝)을 접목하여, 고분자 및 복합재료의 특성 예측 및 신소재 설계에 활용하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 소재의 실용화 및 상용화, 산업체와의 협력, 다학제 융합연구 등 다양한 방면에서 혁신적인 성과를 창출하고 있습니다.
이헌상 연구실은 국내외 다양한 연구과제와 산업체 협력 프로젝트를 수행하며, 고분자 및 나노소재 분야에서 세계적 수준의 연구역량을 갖추고 있습니다. 연구실의 구성원들은 다양한 학술상과 특허, 논문 발표 등 활발한 연구성과를 내고 있으며, 미래 첨단 소재 산업을 선도할 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.
고분자 나노복합재료 및 탄소나노소재
본 연구실은 고분자 나노복합재료와 탄소나노소재의 합성, 특성화 및 응용에 대한 심도 있는 연구를 수행하고 있습니다. 특히 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브(CNT) 등 다양한 나노카본 소재를 고분자 매트릭스에 도입하여 복합재료의 기계적, 전기적, 열적 특성을 극대화하는 데 중점을 두고 있습니다. 이를 위해 용액 혼합, 인시투 중합, 층상 코팅 등 다양한 공정기술을 개발하고, 나노소재의 분산성, 계면 상호작용, 구조 제어를 통해 복합재료의 성능을 혁신적으로 향상시키고 있습니다.
이러한 연구는 투명 전도성 필름, 고기체차단성 필름, 자가세정 코팅, 에너지 모듈용 소재 등 다양한 산업적 응용 분야로 확장되고 있습니다. 예를 들어, 산화그래핀 및 CNT를 활용한 고분자 복합필름은 우수한 기체차단성과 빛 투과도를 동시에 달성하여 차세대 디스플레이, 포장재, 태양전지 등에서 활용될 수 있습니다. 또한, 나노소재의 표면 기능화 및 복합화 기술을 통해 전기적 전도도, 열전도도, 기계적 강도 등 다기능성을 갖춘 소재 개발에 앞장서고 있습니다.
연구실은 나노복합재료의 구조-물성 상관관계 해석을 위해 다양한 분석기술(SEM, TEM, XRD, FT-IR, 유변학 등)을 활용하며, 실험적 결과와 이론적 모델링을 접목하여 소재의 거동을 정량적으로 규명합니다. 이를 바탕으로 친환경적이고 경제적인 대량생산 공정 개발에도 주력하고 있으며, 산업체와의 협력을 통해 실용화 및 상용화 연구도 활발히 진행 중입니다.
유변학 기반 고분자 및 나노소재 특성화
본 연구실은 고분자 및 나노복합재료의 유변학적 특성 분석과 이론 모델링을 통해 소재의 구조와 물성을 정밀하게 규명하는 연구를 선도하고 있습니다. 미세유체 채널, 차압 점도계, 인장 유변계 등 첨단 측정장치를 자체 개발하여, 저점도 용액부터 고점도 젤, 나노입자 분산액까지 다양한 시스템의 유변학적 거동을 정량적으로 측정하고 있습니다. 이를 통해 고분자 사슬의 사행운동(reptation), 나노입자의 배향 및 분산, 복합재료의 점도 및 탄성 변화 등 미시적 현상을 심층적으로 해석합니다.
특히, 그래핀, 탄소나노튜브, 질화붕소나노튜브 등 1차원 및 2차원 나노소재의 분산액에서 나타나는 독특한 유변학적 현상(예: 배제부피 효과, 배향 유도 유변학, 튜브 롤링 등)에 대한 메소스코픽 이론을 개발하고, 실험 결과와의 비교를 통해 이론의 타당성을 검증합니다. 또한, 고분자 복합재료의 유변학적 데이터로부터 분자량 분포, 마찰계수, 이중 사행운동(double reptation) 등 핵심 파라미터를 역산출하는 알고리즘도 연구하고 있습니다.
최근에는 유변학 데이터와 인공지능(딥러닝, 머신러닝)을 접목하여, 고분자 및 복합재료의 특성 예측 및 신소재 설계에 활용하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 유변학 기반의 정밀 특성화 연구는 소재의 구조-물성-공정-성능 간의 연계성을 이해하고, 최적화된 신소재 개발 및 공정 혁신에 핵심적인 역할을 하고 있습니다.
기능성 하이드로젤 및 스마트 소재 개발
연구실은 고분자 하이드로젤과 나노소재의 융합을 통한 기능성 스마트 소재 개발에도 주력하고 있습니다. 특히, 그래핀 옥사이드(GO), 탄소나노튜브 등 나노소재를 도입한 하이드로젤은 광감응, 열감응, 자가치유, 센서 등 다양한 스마트 기능을 구현할 수 있습니다. 예를 들어, PNIPAm/GO 복합 하이드로젤은 온도 및 빛에 따라 부피가 변화하는 특성을 활용하여 인공 홍채, 인공근육, 자가세정 표면, 바이오센서 등 첨단 응용에 적용되고 있습니다.
이러한 스마트 하이드로젤은 미세유체 채널을 이용한 정밀 합성, 삼투압 및 유변학적 특성 분석, 광열전환 효과 측정 등 다양한 실험적 접근을 통해 개발되고 있습니다. 또한, 하이드로젤 내 나노소재의 분산 및 계면 상호작용을 제어함으로써 기계적 강도, 탄성, 반응속도 등 핵심 성능을 극대화하고 있습니다. 연구실은 이론적 모델링과 실험적 데이터의 융합을 통해 하이드로젤의 거동을 예측하고, 맞춤형 스마트 소재 설계에 앞장서고 있습니다.
이러한 연구는 바이오메디컬, 웨어러블 디바이스, 에너지 하베스팅, 환경 센서 등 다양한 미래 산업 분야에서 활용될 수 있는 혁신적 소재 기술로 이어지고 있습니다. 연구실은 산학협력 및 다학제 융합연구를 통해 스마트 소재의 실용화 및 상용화에도 적극적으로 기여하고 있습니다.
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Elongational flow of arrested complex fluid under the suppression of osmotic effective diffusion by surrounding flow of miscible solvent
이헌상, 아샤르 후세인, 최경민, 김현수
Physics of Fluids, 2024
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Ultrahigh concentration exfoliation and aqueous dispersion of few-layer graphene by excluded volume effect
이헌상, 지유한 시옹, 최경민, 류안 센, 진롱, 이사오 리, 케 주, 캉대오 우, 구얀 양, 웨이춘 마, 유이선, 단 리
Nature Communications, 2024
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Effect of fiber orientation on spinning dynamics for liquid crystalline polymer solutions using mesoscopic theory
길지훈, 박건엽, 정현욱, 이헌상
Rheologica acta, 2024
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[1차년도]전기화학 유변공정을 이용한 박막 마이크로튜브 생산 제조 장치 개발
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[1단계1차년도]이중벽탄소나노튜브(DWCNT) 복합화를 통한 고강도?고탄성 다기능 탄소섬유 개발
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[2단계2차년도]에너지 모듈용 자가세정 투명 코팅 바니쉬 소재 및 공정기술 개발