고문주 교수 연구실
화학공학부 고문주
고문주 교수 연구실(건국대학교 첨단 고분자복합소재 연구실)은 고기능성 고분자 복합소재의 개발과 친환경 재활용 기술 연구에 특화된 연구실입니다. 본 연구실은 고방열, 고강도, 고기능성 복합소재의 설계 및 합성, 그리고 이들의 실제 산업 적용을 목표로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 열전도성 필러와 고분자 수지의 계면 제어, 필러의 정렬 및 분산 기술, 그리고 고분자 구조 설계를 통한 소재의 물성 극대화에 중점을 두고 있습니다.
최근에는 전자기기 및 전력기기, 자동차, 항공우주 등 첨단 산업에서 요구되는 고방열 복합소재의 개발에 집중하고 있습니다. 질화붕소, 그래핀, 탄소나노튜브 등 다양한 열전도성 필러를 활용하여, 복합소재의 열전도도와 기계적 강도를 동시에 향상시키는 연구를 진행 중입니다. 또한, 고분자 수지의 화학적 구조와 필러의 계면 친화성을 제어하여, 실제 산업 현장에 적용 가능한 고성능 방열소재를 개발하고 있습니다.
본 연구실은 친환경성과 지속 가능성을 고려한 바이오 기반 고분자 소재 및 복합소재 개발에도 앞장서고 있습니다. 바이오 에폭시, 바이오 폴리우레탄 등 천연 유래 원료를 활용한 소재의 합성과, 이들의 재활용성, 생분해성, 고기능화 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 동적 공유 결합을 도입한 비트리머 시스템, 효소적 분해 및 산화적 분해를 통한 복합소재의 친환경 재활용 기술 개발에 많은 성과를 내고 있습니다.
복합소재의 재활용 및 자원 순환 기술은 본 연구실의 또 다른 핵심 연구 분야입니다. 고분자 복합소재의 해중합, 산화적 분해, 효소적 분해 등 다양한 친환경 재활용 공정을 개발하여, 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 고부가가치 소재의 효율적 재활용을 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 환경 보전과 자원 순환, 그리고 산업적 부가가치 창출에 크게 기여하고 있습니다.
이외에도 본 연구실은 고분자화학의 기초부터 응용까지 폭넓은 연구를 수행하며, 국내외 학계 및 산업계와의 협력, 특허 및 기술이전, 정부 연구과제 수행 등 다양한 활동을 통해 첨단 고분자 복합소재 분야의 선도적 역할을 하고 있습니다.
Thermal Conductivity Enhancement
Bio-epoxy Resin
Vitrimer Nanocomposites
고방열 복합소재 개발
고문주 교수 연구실은 고방열 복합소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 전자기기, 전력기기, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 고방열 특성을 갖는 소재의 수요가 급증함에 따라, 본 연구실은 고분자 수지와 열전도성 필러(예: 질화붕소, 그래핀, 탄소나노튜브 등)를 활용한 복합소재의 설계 및 합성에 집중하고 있습니다. 특히, 필러의 정렬과 계면 친화성 제어를 통해 복합소재의 열전도도를 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다.
복합소재의 열전도도 향상을 위해, 필러의 형태, 크기, 분산도, 그리고 배향 제어가 매우 중요합니다. 본 연구실에서는 열압기, 멀티스케일 반응기 등 첨단 장비를 활용하여 필러의 고도 정렬 및 고충전 복합체 제조 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 고분자 수지와 필러 간의 계면 상호작용을 계산과학적으로 분석하여, 최적의 조성 및 공정 조건을 도출하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에 적용 가능한 고성능 방열소재의 상용화에 기여하고 있습니다.
더불어, 본 연구실은 고방열 복합소재의 재활용성에도 주목하고 있습니다. 화학적으로 분해 가능한 고분자 수지를 도입하여, 사용 후에도 필러를 손상 없이 회수하고, 이를 다시 복합소재 제조에 활용할 수 있는 친환경 순환 시스템을 구축하고 있습니다. 이러한 연구는 자원 순환과 환경 보전을 동시에 달성할 수 있는 미래 지향적 소재 기술로 평가받고 있습니다.
재활용 가능 바이오 복합소재 및 고분자화학
본 연구실은 지속 가능한 미래를 위한 재활용 가능 바이오 복합소재의 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 바이오 기반 에폭시, 바이오 폴리우레탄 등 천연 유래 원료를 활용한 고분자 소재를 합성하고, 이들의 기계적·화학적 특성, 생분해성, 재활용성 등을 체계적으로 연구합니다. 특히, 바이오 기반 소재의 고기능화와 고성능화, 그리고 수요형 분해성(필요 시 분해 가능) 구현에 중점을 두고 있습니다.
최근에는 바이오 기반 비트리머(vitrimer)와 같은 동적 공유 결합을 도입한 고분자 시스템을 개발하여, 열가소성과 열경화성의 장점을 동시에 갖는 신개념 복합소재를 제시하고 있습니다. 이러한 소재는 고온에서 재성형 및 재활용이 가능하며, 열전도성, 기계적 강도, 내화학성 등 다양한 기능을 동시에 구현할 수 있습니다. 또한, 고분자화학의 심층적 이해를 바탕으로, 분자 구조 설계, 합성, 가공, 분석까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다.
이와 더불어, 본 연구실은 복합소재의 화학적 재활용 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 고분자 복합소재의 해중합, 산화적 분해, 효소적 분해 등 다양한 친환경 재활용 공정을 연구하며, 실제로 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등 고부가가치 복합소재의 효율적 재활용 및 자원화에 성공한 바 있습니다. 이러한 연구는 국내외 학계와 산업계에서 높은 평가를 받고 있으며, 관련 특허와 기술이전, 정부 과제 수행 등으로 이어지고 있습니다.
1
Hollow Polymer Microcapsule Embedded Transparent and Heat-insulating Film
Chae Bin Kim, Nam-Ho You, Munju Goh*
RSC Advances, 2018
2
Interfacial Engineering for the Synergistic Enhancement of Thermal Conductivity of Discotic Liquid Crystal Composites
Dong-Gue Kang, Namil Kim, Minwook Park, Changwoon Nah, Jin Soo Kim, Cheul-Ro Lee, Youngsu Kim, Chae Bin Kim, Munju Goh, Kwang-Un Jeong
ACS Applied Materials & Interfaces, 2018
3
Highly Soluble Polyimide Based on Asymmetric Diamines Containing Trifluoromethyl Group for High Performance Dielectric Material
Sehwa Bong, Hyeonuk Yeo, Bon-Cheol Ku, Munju Goh, Nam-Ho You
Macromolecular Research, 2018
1
소재부품기술개발사업-전략핵심소재자립화기술개발 사업 수행
2
동적 공유 결합을 도입한 재성형·재활용성 친환경 고분자 소재 및 복합소재 공정기술 개발