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화학분자공학과 장광석
Sustainable Eco Energy Materials Laboratory(친환경 에너지 소재 연구실)은 차세대 에너지 변환 및 저장 소재의 개발을 목표로 다양한 융합 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 고분자화학, 나노소재, 무기/유기 복합소재, 계면공학 등 다양한 소재공학적 접근을 바탕으로, 에너지 하베스팅, 친환경 촉매, 바이오메디컬 응용 등 폭넓은 연구를 진행하고 있습니다.
특히, 유연하고 고성능의 열전소재 개발에 집중하여, 프리스탠딩 Ag2Se 필름, 탄소나노튜브 기반 하이브리드 열전소재, 종이 및 섬유형 열전소자 등 다양한 형태의 에너지 하베스팅 디바이스를 구현하고 있습니다. 이러한 소재들은 웨어러블 전자기기, IoT 센서, 바이오 헬스케어 등 미래형 응용 분야에 적용될 수 있으며, 실제로 피부에 부착 가능한 열전 발전기, 대면적 종이 기반 발전기 등으로 상용화 가능성을 높이고 있습니다.
또한, 태양광-열 변환 소재를 활용한 친환경 유기합성 기술 개발에도 앞장서고 있습니다. 멜라민 스폰지 기반 팔라듐 나노촉매, 폴리피롤@Pd 나노구조체 등 혁신적인 태양광-열 변환 촉매를 개발하여, 전기나 화석연료 없이 태양광만으로 용매를 가열하고, Suzuki 커플링 등 다양한 유기합성 반응을 친환경적으로 수행하는 데 성공하였습니다. 이러한 연구는 화학 산업의 에너지 절감과 탄소중립 실현에 중요한 기여를 하고 있습니다.
연구실은 소재의 미세구조 제어, 계면공학, 도핑 및 후처리 공정, 촉매 활성 제어, 반응기 시스템 설계 등 다양한 융합 연구를 통해 소재의 성능을 극대화하고, 실제 소자 및 시스템으로의 응용을 실현하고 있습니다. 또한, 바이오메디컬 분야에서는 표적 약물전달용 나노입자, 다중 모달 이미징용 하이브리드 나노소재 등 첨단 융합 연구도 활발히 진행 중입니다.
이와 같은 연구 성과는 다수의 국제 저널 논문, 특허, 산학협력 과제, 정부지원 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 미래형 친환경 에너지 및 소재 산업을 선도하는 연구실로 자리매김하고 있습니다. 대학원 진학 및 인턴십에 관심 있는 학생들의 적극적인 참여를 환영합니다.
Solar-Thermal Materials
Lithium-Sulfur Batteries
Flexible Electronics
유연 열전소재 및 에너지 하베스팅
본 연구실은 유연하고 고성능의 열전소재 개발에 중점을 두고 있습니다. 열전소재는 온도차를 전기에너지로 변환하는 기능을 가지며, 산업 폐열, 자연열, 체열 등 다양한 열원을 활용한 친환경 에너지 변환 기술로 각광받고 있습니다. 특히, 기존의 무기 열전소재가 가지는 취성, 높은 가격, 대면적 제작의 어려움 등 한계를 극복하기 위해, 본 연구실에서는 유연성과 내구성이 뛰어난 프리스탠딩 Ag2Se 필름, 탄소나노튜브 기반 하이브리드 열전소재, 그리고 다양한 유무기 복합소재를 개발하고 있습니다.
이러한 소재들은 용액공정, 바코팅, 스프레이 프린팅, 습식방사 등 다양한 저비용·대면적 제조 공정에 적용될 수 있으며, 실제로 피부에 부착 가능한 웨어러블 열전소자, 종이 기반 열전 발전기, 섬유형 열전소자 등 다양한 형태의 에너지 하베스팅 디바이스로 구현되고 있습니다. 특히, 프리스탠딩 Ag2Se 필름은 기판이 필요 없는 구조로 뛰어난 유연성과 높은 열전 성능을 동시에 달성하였으며, 이는 웨어러블 전자기기, IoT 센서, 바이오 헬스케어 등 차세대 응용 분야에 적용될 수 있습니다.
연구실에서는 열전소재의 미세구조 제어, 계면공학, 도핑 및 후처리 공정 등 다양한 소재공학적 접근을 통해 열전 성능을 극대화하고 있습니다. 또한, 실제 열전소자의 설계 및 제작, 에너지 변환 효율 평가, 장기 내구성 및 신뢰성 평가 등 실용화 연구도 활발히 진행 중입니다. 이를 통해 미래형 친환경 에너지 하베스팅 기술의 상용화에 기여하고자 합니다.
태양광-열 변환 촉매 및 친환경 유기합성
본 연구실은 태양광-열 변환 소재를 활용한 친환경 유기합성 기술 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 태양광-열 변환 소재는 태양광을 직접 열에너지로 변환하여, 기존의 전기 또는 화석연료를 사용하지 않고도 용매를 가열할 수 있는 혁신적인 소재입니다. 본 연구실에서는 멜라민 스폰지에 팔라듐(Pd) 나노입자를 코팅하거나, 폴리피롤@Pd 나노구조체를 활용하여, Suzuki 커플링 등 다양한 유기합성 반응에서 태양광-열 변환 촉매로서의 효율성과 재사용성을 입증하였습니다.
이러한 태양광-열 변환 촉매 시스템은 높은 태양광 흡수율과 우수한 열전달 특성을 바탕으로, 실제 유기합성 반응에서 용매의 온도를 60도 이상까지 상승시켜 반응 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한, Pickering 에멀전 형성 등 계면 활성 기능을 활용하여, 다상 반응에서의 물질 전달 효율을 극대화하고, 그램 스케일 이상의 대량 합성도 성공적으로 구현하였습니다. 이는 친환경적이면서도 에너지 효율이 뛰어난 유기합성 공정의 실현에 중요한 기여를 하고 있습니다.
연구실에서는 태양광-열 변환 소재의 구조 설계, 촉매 활성 제어, 반응기 시스템 개발 등 다양한 융합 연구를 통해, 화학 산업의 에너지 절감과 탄소중립 실현에 기여할 수 있는 친환경 합성 기술을 지속적으로 발전시키고 있습니다. 또한, 관련 특허 및 실용화 연구도 활발히 이루어지고 있어, 미래형 그린 케미스트리 분야를 선도하고 있습니다.
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D. Lee,† W. Park,† Y. A. Kang, H. T. Lim, S. Park, Y. Mun, J. Kim,* K.-S. Jang,* ACS Appl. Mater. Interfaces 15 (2023) 3047.
D. Lee, W. Park, Y. A. Kang, H. T. Lim, S. Park, Y. Mun, J. Kim, K.-S. Jang
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023
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W.Park,† S. Park,† Y. Mun, D. Lee, K.-S. Jang,* J. Ind. Eng. Chem. 121 (2023) 142.
W.Park, S. Park, Y. Mun, D. Lee, K.-S. Jang
J. Ind. Eng. Chem., 2023
3
S. Park,† D. Lee,† K. Lee, S.-J. Min,* K.-S. Jang,* ACS Appl. Nano Mater. 7 (2024) 21651.
S. Park, D. Lee, K. Lee, S.-J. Min, K.-S. Jang
ACS Appl. Nano Mater., 2024
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(응용1)액체수소 운송 및 저장 탱크용 단열재 소재 개발_경기도/대학
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