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University of Ulsan

울산대학교 나노에너지화학과

이승구 교수

MXene-Based Supercapacitors

Triboelectric Nanogenerators

Colorimetric Strain Sensors

University of Ulsan

나노에너지화학과 이승구

울산대학교 이승구 교수 연구실은 고분자화학을 기반으로 한 첨단 소재 및 소자 개발에 특화된 연구실로, 신축성 전자피부, 바이오모사 센서, 에너지 저장·변환 소자, 기능성 표면/계면 공학 등 다양한 융합 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 인간 피부의 감각 및 구조를 모사한 신축성 전자피부와 다기능 센서 개발을 통해, 웨어러블 헬스케어, 인간-기계 인터페이스, 스마트 로보틱스 등 미래 산업의 핵심 기술을 창출하고 있습니다. 특히, 생분해성 고분자 및 친환경 소재를 적용하여, 환경오염 문제를 해결하고 인체에 무해한 차세대 전자소자 구현에 앞장서고 있습니다. 또한, 본 연구실은 MXene, 금속 산화물, 고분자 복합체 등 다양한 신소재를 활용한 에너지 저장 및 변환 소자 연구에 집중하고 있습니다. 슈퍼커패시터, 트라이보일렉트릭 나노발전기, 전기화학 촉매 등 고성능 에너지 소자를 개발하여, 웨어러블 전자기기, 스마트 센서, 신재생 에너지 시스템 등 다양한 응용 분야에 기여하고 있습니다. 혁신적인 합성 전략과 계면 공학 기술을 융합하여, 에너지 소자의 효율성과 내구성을 극대화하고, 실용화 가능성을 높이고 있습니다. 기능성 고분자 표면 및 계면 제어 기술 역시 본 연구실의 주요 연구 분야입니다. 자연계에서 영감을 받은 초발수, 초발유, 항오염, 자가세정, 항빙 등 다양한 기능성 코팅을 개발하고 있으며, 광리소그래피, 몰딩, 스프레이 코팅, 직접 잉크 프린팅 등 첨단 미세구조 형성 기술을 적용하여, 다양한 기판과 환경에 맞춤형으로 적용 가능한 스마트 표면을 구현하고 있습니다. 이러한 표면 공학 기술은 전자피부, 에너지 소자, 환경 정화, 산업용 코팅 등 다양한 분야에서 혁신적인 성능 향상을 이끌고 있습니다. 본 연구실은 다학제적 융합 연구와 산업체 협력을 통해, 기초과학과 실용기술의 경계를 허물고 있습니다. 국내외 유수의 학술지 논문 발표, 특허 출원, 산학협력 프로젝트, 국제 공동연구 등 활발한 연구 활동을 통해, 고분자화학 및 소재공학 분야의 세계적 경쟁력을 확보하고 있습니다. 또한, 대학원생 및 연구원들의 창의적 연구 역량과 실무 능력 향상을 위해 다양한 교육 및 연구 지원 프로그램을 운영하고 있습니다. 앞으로도 이승구 교수 연구실은 고분자 기반의 첨단 소재 및 소자 연구를 바탕으로, 지속가능한 미래 사회와 스마트 라이프 실현에 기여하는 혁신적인 연구를 지속해 나갈 것입니다. 친환경, 고기능, 융합형 소재 기술의 선도적 연구실로서, 차세대 과학기술 발전과 인류 복지 증진에 앞장설 것을 약속드립니다.

MXene-Based Supercapacitors
Triboelectric Nanogenerators
Colorimetric Strain Sensors
고분자 기반 신축성 전자피부 및 바이오모사 센서
본 연구실은 고분자 기반의 신축성 전자피부(e-skin)와 바이오모사 센서 개발에 중점을 두고 있습니다. 전자피부는 인간의 피부와 유사한 기계적 유연성과 감각 기능을 갖추고 있어, 웨어러블 헬스케어, 인간-기계 인터페이스, 로봇 공학 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능합니다. 특히, 본 연구실에서는 폴리머 신축성 소재를 활용하여 높은 신축성과 내구성을 갖는 전자피부를 구현하고, 이를 통해 미세한 압력, 변형, 온도, 습도 등 다양한 생체 신호를 정밀하게 감지할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 전자피부는 단순한 신호 감지 기능을 넘어, 생분해성 소재를 적용하여 환경 친화적이며, 인체에 무해한 특성을 갖추고 있습니다. 예를 들어, 산화 저항성이 뛰어난 셀룰로오스 종이 기반의 압력 센서, 잎 스켈레톤을 이용한 초민감 전자피부 등은 기존의 합성 고분자 기반 센서가 가진 환경오염 문제를 해결할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 또한, 쥐의 수염을 모사한 인공 감각 시스템, 다기능 감지 구조(오리가미, 키리가미 등) 등 다양한 바이오모사 전략을 적용하여, 실제 피부의 감각 능력을 뛰어넘는 다중 감지 및 텍스처 인식이 가능한 전자피부를 구현하고 있습니다. 본 연구실의 전자피부 및 바이오모사 센서 연구는 웨어러블 헬스케어, 재활 의료, 스마트 로보틱스, 인간-기계 인터페이스 등 다양한 미래 산업에 적용될 수 있으며, 차세대 스마트 시스템의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 고분자 소재의 구조적·기능적 혁신을 바탕으로, 더욱 정밀하고 친환경적인 전자피부 및 센서 기술 개발에 매진할 계획입니다.
MXene 및 고분자 복합체 기반 에너지 저장·변환 소자
본 연구실은 차세대 에너지 저장 및 변환 소자 개발을 위해 MXene과 고분자 복합체를 활용한 슈퍼커패시터, 나노발전기, 전기화학 촉매 등 다양한 에너지 소자 연구를 선도하고 있습니다. MXene은 2차원 전이금속 카바이드/나이트라이드로, 우수한 전기전도성과 표면 활성, 높은 이온 저장 용량을 바탕으로 에너지 저장 및 변환 분야에서 각광받는 신소재입니다. 본 연구실에서는 MXene과 다양한 금속 산화물, 고분자, 나노입자 등을 복합화하여, 전극의 구조적 안정성, 전기화학적 성능, 내구성 등을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, Ag-doped MgCo2O4/MXene, MoO3/MnFe2O4/MXene, Ti3C2Tx-MXene 기반 2D/3D 이종구조 등 다양한 복합체를 설계하여, 높은 비정전용량, 우수한 사이클 안정성, 낮은 내부 저항을 달성하였습니다. 또한, 실리카 나노입자 삽입을 통한 MXene 층간 거리 조절, 산화 제어를 통한 이종구조 형성 등 혁신적인 합성 전략을 도입하여, 트라이보일렉트릭 나노발전기(TENG), 슈퍼커패시터, 전기화학 촉매 등 다양한 에너지 소자의 성능을 획기적으로 향상시켰습니다. 이러한 연구는 친환경적이고 고성능의 에너지 저장·변환 소자 개발을 통해, 웨어러블 전자기기, 스마트 센서, 신재생 에너지 시스템 등 다양한 응용 분야에 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 MXene 및 고분자 복합체의 구조 제어, 계면 공학, 나노공정 기술을 융합하여, 차세대 에너지 소자의 상용화와 지속가능한 에너지 사회 구현에 앞장설 것입니다.
기능성 고분자 표면/계면 및 자연모사 코팅 기술
본 연구실은 고분자 표면 및 계면의 구조적·화학적 제어를 통해 초발수, 초발유, 항오염, 항빙, 자가세정 등 다양한 기능성 코팅 기술을 개발하고 있습니다. 계면 제어는 고성능 전자소자, 에너지 소자, 바이오센서 등 첨단 응용 분야에서 핵심적인 역할을 하며, 본 연구실은 광리소그래피, 몰딩, 스프레이 코팅, 직접 잉크 프린팅 등 다양한 미세구조 형성 기술을 활용하여, 마이크로/나노 계층 구조를 구현하고 있습니다. 예를 들어, PDMS/실리카 나노입자 기반의 계층적 마이크로후두 구조, 실리카-플루오로폴리머 하이브리드 나노입자 기반의 투명 초발수/초발유 코팅, 리블렛 구조를 갖는 상어비늘 모사 미세돌기 구조체 등은 자연계에서 영감을 받은 혁신적인 표면 설계 사례입니다. 이러한 표면은 물과 오일의 접촉각을 극대화하여, 액체의 튕김, 오염 방지, 결빙 억제, 자가세정 등 다양한 기능을 실현할 수 있습니다. 또한, 표면의 계면 에너지, 미세구조, 화학적 조성 등을 정밀하게 조절하여, 다양한 기판 및 환경에 적용 가능한 맞춤형 기능성 코팅을 개발하고 있습니다. 이러한 기능성 표면/계면 기술은 전자피부, 웨어러블 센서, 에너지 소자, 환경 정화, 산업용 코팅 등 다양한 분야에 적용되어, 제품의 내구성, 신뢰성, 환경 친화성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 자연모사 기반의 표면 공학과 고분자 계면 제어 기술을 융합하여, 차세대 스마트 소재 및 기능성 표면 기술의 혁신을 이끌어갈 것입니다.
1
Strain Sensor
Hyeon Ju Ko†, Ayoung Choe†, Jeonghee Yeom, Woo Jin Si, Mohammad Zarei, Hyunhyub Ko*, Seung Goo Lee*
, 2025
2
Adhesive Skin Patches
Tae Woo Koo†, Chea Ryean Kim†, Mohammad Zarei, Seung Goo Lee*
, 2025
3
Gd–Sn@MnO₂/MMT-TPU
Kinza Batool†, Shenawar Ali Khan†, Mirza Mahmood Baig*†, Ali Shan, Woo Jin Si, Sung Woon Cho*, Seung Goo Lee*
, 2025
1
수중 전자피부 적용을 위한 고분자 브러쉬 기반 자연모사 신축 방오 표면 개발(1)
한국연구재단(과기부)
2024년 09월 ~ 2025년 08월
2
(국고)산학융합기반 신산업 창출형 나노화학소재 연구개발(2단계 1차년도)
한국연구재단(교육부)
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
(국고)산학융합기반 신산업 창출형 나노화학소재 연구개발(1단계 3차년도)
한국연구재단(교육부)
2023년 03월 ~ 2024년 02월