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정보재료연구실
서울시립대학교 신소재공학과 송오성 교수
Foamed glass
Low-temperature sintering
Closed pores
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

정보재료연구실

서울시립대학교 신소재공학과 송오성 교수

정보재료연구실은 서울시립대학교 신소재공학과에 소속된 송오성 교수의 지도 아래, 반도체 산업과 주얼리 산업을 아우르는 첨단 신소재 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 1997년 설립 이후 40여 명의 대학원생을 배출하며, 산업계와 학계에 다양한 인재를 공급해왔습니다. 최근에는 연구 성과의 디지털화와 산학연 협력 활성화를 위해 인포테인먼트형 디지털 공간을 구축하고, 연구실의 지식과 성과를 널리 공유하는 데 힘쓰고 있습니다. 주요 연구 분야로는 캐럿급 보석용 합성다이아몬드의 성장 및 가공, 백금족을 포함한 귀금속의 정련 및 신소재 개발, 그리고 다양한 금속 및 합금의 미세구조 제어와 기능성 향상 기술이 있습니다. 특히, 합성다이아몬드 성장 기술은 대한민국 최초로 캐럿급 보석용 다이아몬드의 양산화에 성공하여, 기술이전을 통한 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. 또한, 귀금속 정련 분야에서는 친환경적이고 경제적인 정련 및 세정 공정을 개발하여, 고순도 귀금속 및 신소재 합금의 생산성을 높이고 있습니다. 연구실은 금속, 세라믹, 반도체 등 다양한 신소재의 합성, 가공, 분석, 평가에 필요한 첨단 장비와 분석기술을 보유하고 있습니다. 라만 분광, FT-IR, XRD, 전자현미경, 자성 측정 등 다양한 분석법을 활용하여 소재의 구조적, 화학적, 물리적 특성을 정밀하게 평가하고, 이를 바탕으로 소재의 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 주얼리 소재의 색상, 경도, 내식성 등 실용적 특성 향상을 위한 신합금 개발과, 반도체 및 에너지 소재로의 응용 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이외에도, 연구실은 산학협력 프로젝트, 정부 및 산업체 지원 연구, 기술이전 및 창업 지원 등 다양한 외부 연계 활동을 통해 연구성과의 실용화와 산업적 확산에 앞장서고 있습니다. 앞으로도 정보재료연구실은 4차 산업혁명 시대의 신소재 혁신을 선도하며, 지식 나눔과 창의적 연구를 통해 사회와 산업 발전에 기여할 것입니다.

Foamed glassLow-temperature sinteringClosed poresPerovskite solar cellElectron transport layer
대표 연구 분야
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저온 소결 폼드 글라스의 기공 구조 제어 기반 단열 소재 연구 thumbnail
저온 소결 폼드 글라스의 기공 구조 제어 기반 단열 소재 연구
Low-temperature sintered foamed glass with controlled pore structure for thermal insulation
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
3
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1
Article
|
인용수 0
·
2025
알루미늄 패드 두께와 팔라듐 함량에 따른 금 와이어 본딩의 고온신뢰성 연구
김상엽, 박현준), 신종진), 송오성
IF 1.4 (2025)
대한금속·재료학회지
The bonding characteristics and high-temperature reliability of gold bonding wires wereinvestigated with respect to the thickness of the aluminum pads and the addition of palladium. Samples ofhigh-purity gold (99.99%, 4N) and gold with 1% palladium added (99% purity, 2N) were processed into15.3 m diameter ultra-fine wires through wire drawing and bonded to aluminum pads with thicknesses of1 m and 5 m using ball bonding equipment. The reliability at elevated temperatures was evaluated byannealing at 175oC for up to 1,000 hours. Micro-structural and intermetallic compound (IMC) phase changesat the vertical cross-sections of bonded areas were characterized using SEM-EDS at specific time intervals. For 1 m aluminum pads, both 4N and 2N gold wires initially exhibited identical bonding ball morphologies. Voids began to form at the lateral sections after 250 hours, accompanied by the formation of Au8Al3 and Au4Alphases. Despite these observations, stable bonding was maintained up to 1,000 hours, with the palladiumaddition proving advantageous in terms of bonding strength. On the other hand, for 5 m aluminum pads,IMCs in the 4N wire were stabilized as Au8Al3, maintaining the bond interface for up to 1,000 hours. However,for the 2N wire, significant voids were observed beneath the bond interface as early as 250 hours. These voidswere attributed to the incorporation of palladium, which caused the growth of AuAl2 into Au2Al, leading torapid shrinkage due to phase transformation occurring at a very early stage. Therefore, the addition ofpalladium is less favorable when using 5 m thick aluminum pads, as it induces different inter-diffusionphenomena compared to 1 m pads, resulting in void formation.
https://doi.org/10.3365/kjmm.2025.63.12.946
Intermetallic
Aluminium
Palladium
Annealing (glass)
Wire bonding
Accumulative roll bonding
Shrinkage
2
Article
|
인용수 2
·
2024
은합금 와이어의 팔라듐 함량에 따른 물성 변화와 고습신뢰성
김상엽, 전성민), 박현준), 김승현), 신종진), 송오성
IF 1.4 (2024)
대한금속·재료학회지
This study investigated changes in electrical and mechanical properties, as well as the highhumidity reliability of 18 m-diameter silver alloy wires with palladium contents of 1.1, 2.5, 3.0, and 4.0 wt%,for semiconductor packaging. We also compared the formation of Free Air Ball (FAB) and the high humidityreliability of joints in a reducing atmosphere with 4N (99.99%) gold wire of the same diameter. The wireresistance and hardness values were measured using a 4-point probe and a micro-hardness tester. The FABformed in atmospheric and reducing atmospheres, as well as the high humidity reliability after bonding, wereanalyzed using field emission scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometry, and a mechanicalstrength analyzer. As the palladium content increased in the silver alloy wire, the electrical resistanceincreased, showing a similar level to gold wire up to 2.5 wt%, after which it exhibited a further increase. Thehardness values also increased sharply, but the rate of increase slowed down after 2.5 wt%. FAB exhibitedexcellent sphericity across the entire range of palladium content. After bonding, a uniform distribution ofpalladium was observed at the joint interface. The high humidity reliability showed improvement withincreasing palladium content. Palladium 1.1 wt% exhibited differences compared to 2.5 and 3.0 wt%, andfurther improvement was observed with an increase to 4.0 wt%. This is attributed to the incorporation ofpalladium into the vulnerable Ag3Al intermetallic compound, resulting in the formation of a corrosionresistant (AgPd)3Al phase. As a result, micro-diameter silver alloy wires with a diameter of 18 m or lessdemonstrated stable FAB formation, bonding processes, and properties that make them candidates to replaceconventional gold wires, particularly under conditions with palladium content exceeding 2.5 wt%.
http://dx.doi.org/10.3365/kjmm.2024.62.9.705
Palladium
Materials science
Intermetallic
Alloy
Humidity
Scanning electron microscope
Relative humidity
Electrical resistance and conductance
Metallurgy
Composite material
3
Article
|
인용수 1
·
2022
저온 소결 처리된 SnO2 전자전달층을 가진 페로브스카이트 태양전지의 물성
김호준, 이용욱, 오영준, 김광배, 송오성
IF 1.2 (2022)
대한금속·재료학회지
This study investigated the photovoltaic properties and microstructure of perovskite solar cells (PSCs) with an ITO/SnO2/perovskite/HTL/Au electrode configuration, developed with varying sintering temperatures (100~200°C). The goal was to use SnO2 ink as the electron transport layer (ETL) by lowtemperature sintering. TGA-DTA analysis was conducted to determine the optimum sintering temperature of the SnO2 ink and the photovoltaic properties were examined by solar simulator analysis. To analyze the microstructure, a 3D profiler, optical microscope, and scanning electron microscopy (SEM) were used. The TGA-DTA analysis results show that SnO2 ink was effectively sintered at the low temperature of 80°C and above. As for the photovoltaic(PV) properties, the PV efficiency was approximately 15% at 120~150°C, and increased to a maximum of 17.16% at 180°C, and then fell to 12% at 200°C. The RMS value, a representation of surface roughness, of the SnO2 layer according to sintering temperature incrementally decreased, reached its lowest at 180°C, before finally increasing. The microstructure analysis showed that the perovskite layer formed on the SnO2 at a sintering temperature of 180°C had a relatively greater grain size of 402 nm and a thickness of 432 nm, thereby improving the PSC’s PV properties. These results suggest it is possible to implement a PCS with SnO2 ETL by low temperature sintering process.
https://doi.org/10.3365/kjmm.2022.60.7.545
Sintering
Materials science
Microstructure
Perovskite (structure)
Scanning electron microscope
Layer (electronics)
Photovoltaic system
Surface roughness
Grain size
Chemical engineering
최신 정부 과제
27
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1
2018년 6월-2019년 5월
|105,475,000
무접합 실버베이스의 무늬금속 반지제품 구현을 위한 폴딩기술 개발
본 과제는 Ag-Cu 판상형 무늬금속에 폴딩공정을 적용해 접합면이 없는 실버베이스 무늬금속 반지를 제조하는 기술개발임. 연구 목표는 두께·형태·크기별 폴딩공정 세부조건을 정하고 내경 증가율 30% 이상을 확보하는 것임. 핵심 연구 내용은 12호 기준 2D 내경 12.5mm(±0.2)→반지 내경 16.6mm로 소성변형하며, 반자동 프레스와 확산접합 구현 후 결함률(접합면 pore 50um↑, 0.12개/mm2 이하)을 광학현미경으로 정량 평가하고, 450~600℃ 열풀림 및 EDS line scanning으로 Ag-Cu 확산거리(100nm~1000um)를 조절하는 공정임. 기대 효과는 심미적 고부가가치 제품 제작, 프레스·금형 기반 공정시간 단축으로 단가 절감, 사이즈별 맞춤 금형을 통한 비숙련공 투입 가능함.
폴딩기법
무늬금속
목금무늬
소성가공
장신구
2
2017년 6월-2020년 5월
|12,500,000
정공전달기능을 가진 페로브스카이트 태양전지 전극체 연구
본 과제는 페로브스카이트 태양전지에서 비싼 정공전달층(hole transport layer; HTL)과 귀금속 전극을 줄여, 더 싸고 오래가는 소자를 만드는 연구임. 연구 목표는 정공전달 기능을 포함한 전극체를 채용하고 저온 공정(<500℃)으로 신뢰성 있게 구현하는 신공정·신소재를 개발하는 데 있음. 핵심 연구 내용은 CC(conductive carbon) 등 mesoporous 페로브스카이트에 전극체 적용을 위한 binder 최적화, 광전 특성 및 24시간 단위 신뢰성 비교, nano carbon, graphene oxide, CNT, nano-diamonds 탄소계 첨가로 접촉저항·접촉률과 에너지변환효율(90% 이상) 최적화, 실리사이드계 전극 및 구조개선 탐색을 포함함. 기대효과는 Au 등 고가 재료 및 조해성 첨가제 의존 감소로 경제성(단가 절감)과 신뢰성(열화 저감) 향상을 통한 실용화 기여임.
페로브스카이트 태양전지
정공전달기능을 포함한 전극
새로운 전극층
3
2017년 6월-2020년 5월
|50,000,000
정공전달기능을 가진 페로브스카이트 태양전지 전극체 연구
본 과제는 페로브스카이트 태양전지의 성능을 유지하면서 경제성과 신뢰성을 높이기 위한 나노 전극체 및 저온 공정 연구임. 연구 목표는 비싼 hole transport layer(HTL)과 적절한 work function을 가진 귀금속 전극을 단순화해 정공전달기능을 포함한 전극체로 대체하고, 저온공정(<500℃)으로 구현하는 신소재 적용 가능성을 확인하는 데 있음. 핵심 내용은 CC(conductive carbon) mesoporous 구조 적용을 위한 binder 혼합 최적화, FE-SEM/TEM 및 24시간 단위 광전효율 비교 신뢰성 검증, nano carbon/graphene oxide/CNT/nano-diamonds 탄소계 첨가로 접촉저항·접촉률 및 solar simulator 기반 I-V 최적화, 실리사이드계 전극 등 신규 전극 탐색임. 기대 효과는 귀금속·유기 정공전달물질 대체를 통한 1/2 단가 제작 및 LiTFSI 조해성 문제 회피로 장기 신뢰성 향상에 있음.
페로브스카이트 태양전지
정공전달기능을 포함한 전극
새로운 전극층
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2025액상금속을 이용한 다이아몬드의 안정화 방법1020250009530-
공개2025이리듐 판재 또는 스크랩의 분말화 공정1020250009531-
공개2024반려동물 털을 장신구 용기에 넣기 위한 브러쉬가 구비된 메모리얼 장신구1020240077389
전체 특허

액상금속을 이용한 다이아몬드의 안정화 방법

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250009530

이리듐 판재 또는 스크랩의 분말화 공정

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250009531

반려동물 털을 장신구 용기에 넣기 위한 브러쉬가 구비된 메모리얼 장신구

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240077389
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
상용화성공
대한민국 최초, 캐럿급 합성 다이아몬드 양산 기술
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지속가능기술
친환경·고효율 귀금속 정련 및 스트리핑 신기술
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기술파급력
저온 공정 기반 고효율 페로브스카이트 태양전지 기술
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글로벌특허
차세대 반도체용 나노급 실리사이드 고온 안정화 기술
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상용화성공
카드뮴-프리(Cd-Free) 친환경 18K 그린/레드 골드 신합금
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독창적기술
금속 3D 프린팅(SLM)을 이용한 고강도 중공 구조 주얼리 제작
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