Inorganic Nanomaterials Lab
신소재공학과
김병효
Inorganic Nanomaterials Lab은 무기 나노소재의 합성과 응용, 그리고 첨단 분석 기술을 바탕으로 플라스틱 새활용 및 나노입자 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 플라스틱 폐기물 문제 해결을 위한 나노 촉매 개발과, 다양한 나노입자의 합성 및 구조 분석에 중점을 두고 있습니다.
특히, 플라스틱 업사이클링 분야에서는 PET와 PE 등 주요 플라스틱의 해중합 및 열분해 공정에 최적화된 나노 촉매를 설계하고, 이를 통해 에너지 소비와 공정 단계를 줄여 경제적이고 친환경적인 재활용 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 플라스틱 폐기물의 자원화와 환경 보호에 크게 기여할 수 있습니다.
또한, 다양한 조성과 구조를 가진 나노입자를 대량 합성하는 기술을 발전시키고 있으며, 합성된 나노입자의 특성을 극대화하기 위해 TEM, AFM, 질량분석기 등 첨단 장비를 활용한 정밀 분석을 수행하고 있습니다. 이를 통해 나노입자의 구조와 물성을 정확히 파악하고, 응용 분야에 맞는 맞춤형 소재 개발이 가능합니다.
연구실의 다수의 논문은 세계적으로 권위 있는 학술지에 게재되고 있으며, 플라스틱 새활용, 에너지 소재, 전자재료, 바이오 이미징 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고 있습니다. 또한, 졸업생들은 국내외 유수 기업 및 연구기관에서 활약하며 연구실의 우수성을 입증하고 있습니다.
Inorganic Nanomaterials Lab은 앞으로도 무기 나노소재 분야에서 창의적이고 실용적인 연구를 지속하여, 지속 가능한 미래 사회 구현에 기여할 것입니다.
Nanocomposites
Liquid-Phase TEM
Nanoparticle Dynamics
플라스틱 새활용을 위한 나노 촉매 개발
플라스틱은 현대 사회에서 필수적인 소재로 자리 잡았지만, 그로 인한 환경오염 문제는 점점 심각해지고 있습니다. 매년 3억 톤에 달하는 플라스틱이 폐기되며, 이는 생태계와 인류의 건강에 큰 위협이 되고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 우리 연구실은 플라스틱의 새활용, 즉 업사이클링을 위한 혁신적인 나노 촉매 개발에 주력하고 있습니다.
특히, 다양한 조성, 크기, 모양을 가진 나노 촉매를 합성하여 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 해중합과 PE(폴리에틸렌) 열분해 공정에 적용하고 있습니다. 나노 촉매의 도입을 통해 해중합 및 열분해 과정에서 요구되는 에너지와 공정 단계를 최소화함으로써, 플라스틱의 화학적 재중합 비용을 절감하고, 고부가가치 산물(예: 휘발유 등)을 효율적으로 생산할 수 있습니다.
이러한 연구는 플라스틱 폐기물 문제 해결에 직접적으로 기여할 뿐만 아니라, 지속 가능한 자원 순환 사회로의 전환에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 앞으로도 우리 연구실은 친환경적이고 경제적인 플라스틱 새활용 기술 개발을 위해 다양한 나노 촉매의 설계와 응용 연구를 지속적으로 확장해 나갈 계획입니다.
나노입자 합성 및 구조 분석
나노입자는 그 크기와 구조에 따라 물리적, 화학적 특성이 크게 달라지기 때문에, 정밀한 합성과 분석이 매우 중요합니다. 우리 연구실은 다양한 조성과 구조를 가진 나노입자를 화학적 방법으로 대량 합성하는 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 촉매, 에너지 소재, 전자재료 등 다양한 분야에 적용 가능한 고성능 나노입자를 생산하고 있습니다.
합성된 나노입자의 특성을 극대화하기 위해, 액상 TEM(투과전자현미경), 액상 AFM(원자힘현미경), 질량분석기 등 첨단 분석 장비를 활용하여 나노입자의 원자 구조와 미세구조를 정밀하게 분석합니다. 이러한 분석을 통해 나노입자의 물성을 정확히 예측하고, 원하는 특성을 갖도록 구조를 제어할 수 있습니다.
이와 같은 연구는 나노입자의 기본 과학적 이해를 심화시키는 동시에, 실제 산업적 응용까지 연결될 수 있는 기반을 마련합니다. 앞으로도 우리 연구실은 나노입자 합성 및 분석 기술을 지속적으로 고도화하여, 차세대 소재 개발과 다양한 응용 분야에서 선도적인 역할을 수행할 것입니다.
1
Critical differences in 3D atomic structureof individual ligand-protected colloidal Pt nanocrystals
Science, 2020
2
Time-resolved Brownian tomography of single nanocrystals in liquid during oxidative etching
Sungsu Kang, Joodeok Kim, Sungin Kim, Hoje Chun, Junyoung Heo, Cyril F Reboul, Rubén Meana-Pañeda, Cong TS Van, Hyesung Choi, Yunseo Lee, Jinho Rhee, Minyoung Lee, Dohun Kang, Byung Hyo Kim, Taeghwan Hyeon, Byungchan Han, Peter Ercius, Won Chul Lee, Hans Elmlund, Jungwon Park
Nat. Commun., 2025
3
Development of Glycolysis Catalysts for PET Wastes Including Polyester Textiles
Yongjoon Kim, Taemin Jang, Hyein Hwang, Yujin Sung, Byung Hyo Kim*
Fibers Polym., 2025
