안유민 연구실
한양대학교 기계공학과
안유민 교수
미세유체연료전지
미생물연료전지
효소연료전지
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안유민 연구실
한양대학교 기계공학과 안유민 교수
안유민 연구실은 기계공학 기반의 미세가공 설계와 미세유체 장치 제작을 바탕으로 효소·미생물 반응을 전기에너지로 변환하는 생체연료전지 및 연관 광생물전지 연구를 수행합니다. 텍스타일 또는 종이 기판 위에 유로를 구성하고 membraneless 구조와 co-laminar 흐름을 적용하여 웨어러블 소형 전력원을 구현합니다. 또한 탄소나노튜브 및 다공성 전극 등 재료와 전극 구조를 전기화학 성능과 연결해 평가하며, 미세소자 통합 관점에서 공정 적합성을 고려한 연구를 수행합니다.
미세유체연료전지미생물연료전지효소연료전지광합성미생물전지코레이미나플로우
대표 연구 분야
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텍스타일 기반 자가주행형 미세유체 생체연료전지 및 광생물전지
Textile-based self-sustaining microfluidic biofuel cells and biophotovoltaics
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텍스타일 기반 자가주행형 미세유체 생체연료전지 및 광생물전지
Textile-based self-sustaining microfluidic biofuel cells and biophotovoltaics
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글루코스 산화효소 기반 무매개 효소 미세유체 생체연료전지
Mediatorless enzymatic microfluidic biofuel cells for glucose-to-electricity
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탄소 나노소재 및 다공성 전극 기반 미세가공 공조-층류 미생물 연료전지
Microfabricated co-laminar flow microbial fuel cells with CNT and porous electrodes
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 1
·
2024Flexible Single‐Layer Fabric‐Based Co‐Laminar Flow Photosynthetic Microbial Fuel Cell
Dohy Hong, Yeon-Jun Woo, Yoomin Ahn
IF 6.2 (2024)
Advanced Materials Technologies
본 연구에서는 유연한 전자기기 응용을 위한 섬유 기반 미생물 광전기화학 태양전지를 개발하였다. 양성자 교환막 없이 자가-펌핑 미세유체 채널의 구성을 채택하여 생체광전지 장치를 소형화하였다. 소형 장치의 마이크로채널 영역은 섬유 기판의 유연성을 유지하기 위해 인체 친화적인 Ecoflex를 사용하여 스크린 프린팅으로 패터닝하였다. 생체촉매로는 Synechocystis sp. PCC 6803를 생물합성한 금 나노입자, 초축전성 삼원 나노복합 양극, 고체 상태 Ag 2 O 산화제를 사용하여 바이오 태양전지 성능을 향상시켰다. 광 조건 하에서 최대 전류밀도 135.1 µA cm −2 및 최고 출력밀도 14.1 µW cm −2를 달성하였으며, 이는 기존의 섬유 기반 미생물 연료전지보다 더 높은 값이다. 단층 직물 기반 바이오 태양전지는 각각 늘리기와 비틀기에 대해 최대 100회 및 20회의 사이클까지 안정적인 성능을 보였다. 본 연구에서 제시한 유연한 미생물 태양전지의 새로운 플랫폼은 자기 유지형 웨어러블 전자기기의 개발 가능성을 제공한다.
https://doi.org/10.1002/admt.202401399
Laminar flow
Flow (mathematics)
Microbial fuel cell
Layer (electronics)
Fuel cells
Photosynthesis
Chemical engineering
Materials science
Chemistry
Environmental science
2
Article
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인용수 8
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2024Textile-Based Membraneless Microfluidic Double-Inlet Hybrid Microbial–Enzymatic Biofuel Cell
Jin‐Yong Kim, Hui Geon Kong, Yoomin Ahn
IF 8.2 (2024)
ACS Applied Materials & Interfaces
최적화된 하이브리드 바이오연료전지의 성능은 이전에 보고된 섬유 또는 종이 기판의 마이크로 스케일 단일 미생물 연료전지보다 더 우수하였다. 개발된 바이오연료전지는 환경과 생명체에 해롭지 않은 마이크로 스케일 전원으로서 유용한 플랫폼이 될 것이다.
https://doi.org/10.1021/acsami.4c10139
Materials science
Microfluidics
Textile
Inlet
Nanotechnology
Biofuel
Biodegradation
Chemical engineering
Waste management
Composite material
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Article
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인용수 16
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2024Monolayer textile-based co-laminar flow biocompatible enzymatic biofuel cell
Youngju Kwon, Doyeon Hong, Yoomin Ahn
IF 10.9 (2024)
Energy Conversion and Management
https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.118042
Biocompatible material
Monolayer
Laminar flow
Biofuel
Materials science
Textile
Flow (mathematics)
Chemical engineering
Nanotechnology
Chemistry
최신 정부 과제
15
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1
주관|
2021년 2월-2024년 2월
|95,416,000원텍스타일 기반 미세유체형 자체지속 웨어러블 광합성미생물 연료전지 플랫폼 개발연구
◆ 텍스타일 기반 미세유체 자체지속 광합성미생물 연료전지 실용화를 위한 기초연구 수행.
√ 반도체제조공정과 적합화: 텍스타일 연료전지를 플레시블 온칩기기와 일체형 가공화 기술연구
√ 내부저항 감소화: 텍스타일 기반 연료전지를 저항이 큰 전해질막이 없는 미세유체형화 기술연구
√ 작동시간 자체지속화: 자체지속 광합성미생물 연료전지를 텍스타일 기반으로 제품화 기술연구
√ 전력밀도 극대화: 공생배양/하이브리드 형태 촉매를 텍스타일 기반 전지전극에 활용화 기술연구
● 1차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 전기화학 연료전지의 설계 및 제작
√ 반도체 제조공정과 호환되는 미세가공법으로 제작되는 섬유기판 금속촉매 연료전지 구현
√ 시료주입 펌프가 필요없어 유리한 섬유옷감 재료를 활용한 전기화학 연료전지 구현
√ 전해질막이 없어 내부저항이 작은 미세유체형 텍스타일 기반 전기화학 연료전지 구현
● 2차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 바이오 연료전지 설계 및 제작
√ 전극에의 효소 고정화법 최적화에 의한 웨어러블 생물효소 연료전지의 성능향상 구현
√ 전기활성미생물 촉매 산화전극 및 탄수화물 연료의 웨어러블 미생물 연료전지 구현
√ 전극층간 간격과 전극액 소모층 완화 등의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
● 3차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 광합성미생물 연료전지 설계 및 제작
√ 산화(환원)전극 표면에의 광합성미생물 접종방법 최적화에 의한 전지성능 향상 구현
√ 광합성미생물과 전기활성미생물들을 촉매로서 융합하는 공생배양/하이브리드 연료전지 구현
√ 전극간 간격 및 스텍 구성 등의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
텍스타일 기반 전력원
웨어러블 연료전지
자체지속 연료전지
플렉시블 연료전지
광합성미생물 연료전지
전해질막 없
2
주관|
2021년 2월-2024년 2월
|95,416,000원텍스타일 기반 미세유체형 자체지속 웨어러블 광합성미생물 연료전지 플랫폼 개발연구
◆ 텍스타일 기반 미세유체 자체지속 광합성미생물 연료전지 실용화를 위한 기초연구 수행.
√ 반도체제조공정과 적합화: 텍스타일 연료전지를 플레시블 온칩기기와 일체형 가공화 기술연구
√ 내부저항 감소화: 텍스타일 기반 연료전지를 저항이 큰 전해질막이 없는 미세유체형화 기술연구
√ 작동시간 자체지속화: 자체지속 광합성미생물 연료전지를 텍스타일 기반으로 제품화 기술연구
√ 전력밀도 극대화: 공생배양/하이브리드 형태 촉매를 텍스타일 기반 전지전극에 활용화 기술연구
● 1차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 전기화학 연료전지의 설계 및 제작
√ 반도체 제조공정과 호환되는 미세가공법으로 제작되는 섬유기판 금속촉매 연료전지 구현
√ 시료주입 펌프가 필요없어 유리한 섬유옷감 재료를 활용한 전기화학 연료전지 구현
√ 전해질막이 없어 내부저항이 작은 미세유체형 텍스타일 기반 전기화학 연료전지 구현
● 2차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 바이오 연료전지 설계 및 제작
√ 전극에의 효소 고정화법 최적화에 의한 웨어러블 생물효소 연료전지의 성능향상 구현
√ 전기활성미생물 촉매 산화전극 및 탄수화물 연료의 웨어러블 미생물 연료전지 구현
√ 전극층간 간격과 전극액 소모층 완화 등의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
● 3차년도: 텍스타일 기반 미세유체형 광합성미생물 연료전지 설계 및 제작
√ 산화(환원)전극 표면에의 광합성미생물 접종방법 최적화에 의한 전지성능 향상 구현
√ 광합성미생물과 전기활성미생물들을 촉매로서 융합하는 공생배양/하이브리드 연료전지 구현
√ 전극간 간격 및 스텍 구성 등의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
텍스타일 기반 전력원
웨어러블 연료전지
자체지속 연료전지
플렉시블 연료전지
광합성미생물 연료전지
전해질막 없
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주관|
2018년 2월-2021년 2월
|98,883,000원단층 종이기반 층류 공동흐름 방식의 생물연료전지 핵심기반 기술연구
● 종이기반 층류 공동흐름식 생물연료전지의 상용화를 위한 기초연구 수행
∨ 마이크로 제조공정의 적합화: 고정밀도 저비용 마이크로가공법에 의한 제조공정 개발
∨ 내부저항 감소화: 저항이 큰 전해질막이 없는 층류 공동흐름 방식의 연료전지 개발
∨ 환원전극 과전압 극소화: 환경 친화적이며 저렴한 생물효소 기반 촉매제를 환원전극에의 적용
기술 개발
∨ 시동시간 단축화: 산화전극 표면에 전기화학 활성미생물을 빨리 고정시키는 기술개발
◆ 1차년도: 단층 종이기반 층류 공동흐름식 전기화학 연료전지 설계 및 제작
∨ 시료주입 펌프가 필요 없어 유리한 종이 재료를 활용한 단층 종이 연료전지 구현
∨ 전해질막이 없어 내부저항이 작은 층류 공동흐름 방식의 단층 종이 연료전지 구현
∨ 산화환원 전극과 유동채널이 마이크로가공법으로 제작되는 단층종이 연료전지 구현
◆ 2차년도: 단층 종이기반 층류 공동흐름식 생물효소 연료전지 설계 및 제작
∨ 효소 기반 산화전극 및 환원전극의 생물효소 연료전지 구현
∨ 전극 표면에의 효소 고정화 방법 최적화에 의한 전지성능 향상 구현
∨ 시료 농도 및 pH, 작동 온도의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
◆ 3차년도: 단층 종이기반 층류 공동흐름식 하이브리드 생물연료전지 설계 및 제작
∨ 미생물 산화전극과 효소 환원전극의 하이브리드 생물연료전지 구현
∨ 산화전극 표면에의 미생물 접종방법 최적화에 의한 전지성능 향상 구현
∨ 전극의 종횡비 및 전극간 간격과 면적비의 최적화에 의한 최대 전지성능 구현
종이기반 전력원
마이크로 제작된 연료전지
미세유체역학
층류 공동흐름식
전해질막 없는 연료전지
미생물 산화전극
최신 특허
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미생물-효소 태양전지
상태
등록출원연도
2023출원번호
1020230179236텍스타일 기반 전해질 막 없는 마이크로 유체 공생배양 미생물 태양전지
상태
공개출원연도
2023출원번호
1020230063567패브릭 기반 유체 연료전지 및 그 제조방법
상태
등록출원연도
2021출원번호
1020210123589