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The Organic and Inorganic Structures Laboratory

한양대학교 화학공학과

조은철 교수

Smart Windows

Photonic Crystals

Solar Energy Harvesting

The Organic and Inorganic Structures Laboratory

화학공학과 조은철

한양대학교 화학공학과 유무기 구조체 연구실은 유기 및 무기 소재를 기반으로 한 혁신적인 마이크로/나노구조체의 설계, 합성 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 콜로이드, 플라즈모닉 나노입자, 고분자 복합체 등 다양한 나노소재를 활용하여 에너지, 환경, 바이오, 화장품 등 다양한 분야에 적용 가능한 첨단 기술을 개발하고 있습니다. 특히, 태양에너지 하베스팅 시스템과 스마트 윈도우 개발에 있어 플라즈모닉 나노구조체와 금, 은 나노입자, 콜로이드 기반 구조체를 이용하여 빛의 흡수 및 반사를 정밀하게 제어하는 연구를 선도하고 있습니다. 이러한 기술은 건물, 자동차, 전자기기 등에서 에너지 효율을 극대화하고, 실내 환경을 쾌적하게 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한, 스마트 윈도우는 전기, 열, 습도 등 다양한 외부 자극에 따라 투과율과 색상을 조절할 수 있어, 미래형 윈도우 및 광학 소재로 주목받고 있습니다. 연구실은 기능성 화장품 소재 개발에도 활발히 참여하고 있습니다. 자외선, 블루라이트, 근적외선 등 유해 광선을 효과적으로 차단하는 유무기 콜로이드 및 플라즈모닉 나노입자를 개발하여, 피부 보호와 안전성을 동시에 확보하는 친환경 화장품 원료를 연구합니다. 미세플라스틱 및 색소를 사용하지 않는 친환경 소재, 피부 장벽 기능 회복을 위한 리피드 기반 마이크로입자 등 다양한 혁신적 소재가 실제 산업에 적용되고 있습니다. 이외에도, 본 연구실은 저비용 대면적 패턴화, 유연 기판 적용, 자가세정 및 공기정화 기능 등 실용화에 적합한 다양한 제조 및 응용기술을 개발하고 있습니다. 최근에는 흑금 나노구조체, 이중면 ITO 광결정 윈도우, 자가세정 태양전지 루프 등 다양한 특허와 논문을 통해 연구 성과를 국내외에 알리고 있습니다. 이러한 연구 성과는 에너지, 환경, 바이오, 화장품, 건축 등 다양한 산업 분야로의 확장 가능성을 보여주며, 미래 사회의 지속가능성과 삶의 질 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

Smart Windows
Photonic Crystals
Solar Energy Harvesting
유무기 나노구조체 기반 에너지 하베스팅 및 스마트 윈도우 기술
본 연구실은 유기 및 무기 소재를 활용한 혁신적인 마이크로/나노구조체의 설계와 합성에 중점을 두고 있습니다. 특히, 태양에너지 하베스팅 시스템과 스마트 윈도우 개발에 있어 플라즈모닉 나노구조체, 금(Au) 및 은(Ag) 나노입자, 그리고 다양한 콜로이드 기반 구조체를 활용하여 빛의 흡수 및 반사를 정밀하게 제어하는 기술을 연구합니다. 이러한 나노구조체는 가시광선 및 근적외선 영역에서의 빛에 효과적으로 반응하여, 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 스마트 윈도우 분야에서는 전기, 열, 기계적 자극, 습도 등 다양한 외부 환경 변화에 따라 투과율과 색상을 조절할 수 있는 다기능 윈도우 소재를 개발하고 있습니다. 예를 들어, 전기적 자극에 반응하는 일렉트로크로믹, 열에 반응하는 서모크로믹, 습도에 반응하는 하이드로크로믹 윈도우 등 다양한 형태의 스마트 윈도우를 구현하고 있습니다. 이러한 윈도우는 건물, 자동차, 전자기기 등 다양한 산업 분야에서 에너지 절감과 쾌적한 환경 조성에 기여할 수 있습니다. 또한, 본 연구실은 대면적 패턴화, 저비용 공정, 유연 기판 적용 등 실용화에 적합한 제조기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 최근에는 이중면 인듐주석산화물(ITO) 광결정 윈도우, 태양광을 효율적으로 흡수하는 흑금 나노구조체, 자가세정 및 공기정화 기능을 갖춘 윈도우 소재 등 다양한 혁신적 성과를 도출하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 산업뿐만 아니라 환경, 건축, 모빌리티 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 보여주고 있습니다.
콜로이드 및 플라즈모닉 나노입자 기반 기능성 화장품 소재 개발
본 연구실은 유기 및 무기 콜로이드, 플라즈모닉 나노입자 등 첨단 나노소재를 활용한 기능성 화장품 소재 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 자외선(UV), 블루라이트, 근적외선(NIR) 등 인체 피부에 유해할 수 있는 광선을 효과적으로 차단하는 소재를 개발하고, 이를 화장품에 적용하여 피부 보호 기능을 극대화하는 데 주력하고 있습니다. 연구실에서는 미세플루이딕스, 일렉트로스프레이 등 다양한 공정기술을 활용하여 고분자-무기 복합입자, 중공성 하이브리드 입자, 표면 조절이 가능한 나노입자 등을 합성합니다. 이러한 입자들은 피부에 안전하게 적용될 수 있도록 설계되며, 미세플라스틱 및 색소를 사용하지 않는 친환경적이고 안전한 화장품 원료로서의 가능성을 제시합니다. 또한, 피부 투과성, 안정성, 광차단 효율 등 다양한 물성을 정밀하게 평가하여 실제 상용화에 적합한 소재 개발을 목표로 하고 있습니다. 최근에는 근적외선 차단용 유무기 복합입자, 온도 및 습도에 반응하는 스마트 화장품 소재, 피부 장벽 기능 회복을 위한 리피드 기반 마이크로입자 등 다양한 혁신적 소재를 개발하였으며, 관련 특허 및 기술이전도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 화장품 산업뿐만 아니라 바이오, 의료, 환경 분야로의 응용 확장성을 가지고 있습니다.
1
Slippery Colloidal Crystal Monolayers for Sustainable Enhancement of Commercial Solar Cell Performance
ACS Applied Energy Materials, 2021
2
Hydrochromic Smart Windows to Remove Harmful Substances by Mimicking Medieval European Stained Glasses
ACS Applied Materials & Interfaces, 2020
3
Enhanced Near-infrared Shielding and Light Scattering Using Surface-roughened Hybrid Hollow Microparticles Synthesized with Polymer and TiO2@Al(OH)3 for Cosmetic Applications
Particle & Particle Systems Characterization, 2018
1
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 대용량 합성법 개발 및 대면적 배열을 통한 신규 케미컬 센서 및 에너지 하비스트 시스템 개발
과학기술정보통신부(2017Y)
2022년 03월 ~ 2023년 02월
2
플라즈모닉 메타분자 안테나 콜로이드의 대용량 합성법 개발 및 대면적 배열을 통한 신규 케미컬 센서 및 에너지 하비스트 시스템 개발
과학기술정보통신부(2017Y)
2021년 03월 ~ 2022년 02월
3
플라즈모닉 성질에 기반한 제형적합성 적외선 차단용 입자 개발 (4차년도)
보건복지부
2017년 11월 ~ 2018년 10월