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.

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.