Koo Group
고분자시스템공학부 구병진
Koo Group(고분자화학 및 바이오소재 연구실)은 고분자 시스템공학 분야에서 첨단 소재 개발과 응용을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 새로운 구조의 고분자 합성, 기능성 고분자 및 바이오소재의 융합, 그리고 친환경적이고 지속가능한 소재 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 리튬 탐지 및 추출을 위한 고분자 및 분자 센서 개발, 바이오매스 기반 고분자 합성, 재활용 고분자 물성 평가 등 다양한 연구 분야에서 활발한 연구를 수행하고 있습니다.
리튬 이온 센서 및 추출 기술은 2차 전지 산업의 핵심인 리튬 자원의 효율적 회수와 재활용에 기여하고 있습니다. 본 연구실은 리튬 이온에 특이적으로 결합하는 분자 및 고분자 센서를 설계하여, 1차(광물, 염수) 및 2차(사용 후 배터리) 자원에서의 리튬 검출 및 분리 효율을 극대화하고 있습니다. 19F NMR 기반의 고감도 센싱 기술, 광물리적 특성을 활용한 신개념 센서 개발 등은 국내외 학계와 산업계에서 높은 주목을 받고 있습니다.
또한, 바이오매스 기반 고분자 합성과 재활용 고분자 연구를 통해 친환경 소재 산업의 발전에 기여하고 있습니다. 식물성 오일, 탄수화물, 테르펜 등 바이오매스 유래 소분자를 활용한 고분자 합성, 생분해성 고분자 개발, 그리고 재활용 고분자의 구조 및 물성 평가를 통해 자원 순환형 사회 실현에 앞장서고 있습니다. 이러한 연구는 탄소중립, 순환경제 등 글로벌 환경 이슈 해결에도 중요한 역할을 하고 있습니다.
기능성 공액 고분자 및 바이오소재 융합 연구도 본 연구실의 주요 분야입니다. 공액 고분자의 전기적, 광학적 특성을 활용한 센서 및 전자소자 개발, 펩타이드 및 단백질과 고분자의 융합을 통한 생체접합체 설계 등 다양한 융합 연구가 진행되고 있습니다. 이를 통해 차세대 센서, 환경 및 에너지 소재, 바이오메디컬 분야 등 다양한 산업에 적용 가능한 혁신적 소재를 개발하고 있습니다.
Koo Group은 국내외 유수의 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트 수행 등 다양한 성과를 내고 있으며, 차세대 고분자 및 바이오소재 분야의 글로벌 리더로 성장하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 창의적이고 도전적인 연구를 통해 미래 소재 산업의 발전에 기여할 것입니다.
Biobased Polymers
Conjugated Polymers
Lithium Sensors
리튬 탐지 및 추출을 위한 고분자 및 분자 센서 개발
본 연구실에서는 리튬 이온의 선택적 탐지와 추출을 위한 고분자 및 분자 센서의 개발에 중점을 두고 있습니다. 리튬은 2차 전지, 특히 리튬이온 배터리의 핵심 원료로, 그 수요가 급증함에 따라 효율적이고 친환경적인 리튬 회수 및 재활용 기술의 필요성이 대두되고 있습니다. 이를 위해 연구실에서는 리튬 이온에 특이적으로 결합하는 리간드와 고분자 구조체를 설계하고, 이를 기반으로 한 센서 및 추출 시스템을 개발하고 있습니다.
특히, 광물 및 염수와 같은 1차 리튬 자원뿐만 아니라, 사용 후 배터리와 같은 2차 리튬 자원으로부터의 리튬 회수에도 적용 가능한 기술을 연구합니다. 광물 및 염수 내에서 리튬 이온을 선택적으로 검출하기 위해, 확장된 파이(π) 시스템과 리튬 킬레이팅 리간드를 결합한 분자 센서를 합성하고, 이들의 광물리적 특성을 활용한 감지 메커니즘을 개발합니다. 또한, 19F NMR 기반의 화학 센싱 시스템을 도입하여, 플루오린이 도입된 파이-공액 분자를 활용한 고감도 리튬 검출 기술을 선보이고 있습니다.
이러한 연구는 리튬 자원의 효율적 활용과 친환경적 회수에 기여할 뿐만 아니라, 차세대 에너지 저장장치의 지속가능성 확보에도 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 더불어, 고분자 기반의 리튬 추출 및 센서 기술은 향후 다양한 금속 이온의 선택적 분리 및 분석 분야로의 확장 가능성도 열려 있습니다.
바이오매스 기반 및 재활용 고분자 합성 및 물성 평가
연구실은 지속가능한 소재 개발을 위해 바이오매스 기반 고분자 합성과 재활용 고분자의 물성 평가에 집중하고 있습니다. 기존의 석유화학 기반 고분자는 환경오염과 온실가스 배출 등 다양한 문제를 야기하고 있어, 친환경적이고 지속가능한 대체 소재의 필요성이 커지고 있습니다. 이에 따라, 식물성 오일, 탄수화물, 테르펜 등 바이오매스 유래 소분자를 고분자 플랫폼에 도입하여, 기존 석유계 고분자보다 우수한 물성을 갖는 신소재를 개발하고 있습니다.
특히, 바이오매스 기반 고분자의 생분해성 및 친환경성을 극대화하기 위한 합성 전략을 연구하며, 이를 통해 플라스틱 폐기물 문제 해결에도 기여하고 있습니다. 또한, 재활용 고분자의 물성 평가를 통해, 기존 고분자 소재의 재사용 및 업사이클링 가능성을 높이고, 자원 순환형 사회 구현에 앞장서고 있습니다. 다양한 분석 기법을 활용하여 재활용 고분자의 구조적, 기계적, 열적 특성을 정밀하게 평가하고, 실제 산업 적용 가능성을 검증합니다.
이러한 연구는 친환경 소재 산업의 발전과 더불어, 탄소중립 및 순환경제 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 연구실은 바이오매스 및 재활용 고분자 분야에서 혁신적인 합성법과 응용기술을 지속적으로 개발해 나갈 계획입니다.
기능성 공액 고분자 및 바이오소재 융합 연구
본 연구실은 기능성 공액 고분자와 생체고분자(펩타이드, 단백질 등)의 융합을 통한 첨단 소재 개발에도 주력하고 있습니다. 공액 고분자는 전기적, 광학적 특성이 우수하여 센서, 전자소자, 바이오센서 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 연구실에서는 폴리티오펜, 폴리(페닐렌 에티닐렌) 등 다양한 공액 고분자를 합성하고, 이들에 특이적 리셉터를 도입하여 가스, 금속이온, 바이오분자 등 다양한 표적을 고감도로 검출할 수 있는 센서 소재를 개발하고 있습니다.
또한, 펩타이드 및 단백질과 고분자의 생화학적 결합을 통해, 기존 합성 고분자에서 구현하기 어려운 선택성, 자기조립성, 촉매 활성 등의 특성을 부여하는 연구를 진행합니다. 이를 통해 펩타이드-고분자, 단백질-고분자 생체접합체를 설계하고, 이들의 새로운 물성 및 응용 가능성을 탐구하고 있습니다. 예를 들어, 단백질을 이용한 수처리용 흡착제, 바이오센서, 스마트 소재 등 다양한 융합 응용 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 기능성 고분자 및 바이오소재 융합 연구는 차세대 센서, 환경 및 에너지 소재, 바이오메디컬 분야 등 다양한 첨단 산업에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 앞으로도 연구실은 소재의 다기능화와 융합을 통한 혁신적인 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.
1
19F NMR-Based Lithium Sensors Using 19F-Labeled Aza-Crown Ethers: Regioisomeric and Substituent Effects
Donghyeon Lee, Yanchuan Zhao, Byungjin Koo*
Dyes Pigm., 2025
2
Amine Detection via PDMS Swelling in CNT/PDMS Strain Sensors
Youjin Song, Donghyeon Lee, Hyunjoo Seo, Jeewoo Lim*, Byungjin Koo*
Macromol. Res., 2024
3
19F NMR-Based Lithium Sensors with Fluoronaphthalene Crown Ethers
Haneul Kim, Byungjin Koo*
Dyes Pigm., 2024
1
개환복분해중합을 통한 자연 유래 폴리노보넨 열가소성 탄성체 개발
2
기능화된 공액 고분자를 이용한 화학센서 및 바이오센서 연구
3
친환경 PET 및 바이오매스 UV레진을 적용한 고기능성 데코시트 개발
