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김일두 연구실
한국과학기술원 신소재공학과
김일두 교수
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김일두 연구실

한국과학기술원 신소재공학과 김일두 교수

본 연구실은 전자세라믹스와 무기 나노재료를 기반으로 가스센서·호기 진단 센서, 차세대 이차전지 전극 및 에너지 저장 소재, 자가발전과 에너지 변환용 기능성 소자를 연구하며, 전기방사 나노섬유·다공성 구조·촉매 기능화·계면 제어 기술을 통해 고감도 센싱과 고성능 에너지 시스템을 동시에 구현하는 신소재 융합연구를 수행하고 있다.

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나노구조 기반 가스센서 및 호기 진단 센서
주요 논문
5
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1
review
|
hybrid
·
인용수 208
·
2025
Selectivity in Chemiresistive Gas Sensors: Strategies and Challenges
Peresi Majura Bulemo, Dong‐Ha Kim, Hamin Shin, Hee‐Jin Cho, Won‐Tae Koo, Seon‐Jin Choi, Chungseong Park, Jaewan Ahn, Andreas T. Güntner, Reginald M. Penner, Il‐Doo Kim
IF 55.8
Chemical Reviews
The demand for highly functional chemical gas sensors has surged due to the increasing awareness of human health to monitor metabolic disorders or noncommunicable diseases, safety measures against harmful greenhouse and/or explosive gases, and determination of food freshness. Over the years of dedicated research, several types of chemiresistive gas sensors have been realized with appreciable sensitivities toward various gases. However, critical issues such as poor selectivity and sluggish response/recovery speeds continue to impede their widespread commercialization. Specifically, the mechanisms behind the selective response of some chemiresistive materials toward specific gas analytes remain unclear. In this review, we discuss state-of-the-art strategies employed to attain gas-selective chemiresistive materials, with particular emphasis on materials design, surface modification or functionalization with catalysts, defect engineering, material structure control, and integration with physical/chemical gas filtration media. The nature of material surface-gas interactions and the supporting mechanisms are elucidated, opening opportunities for optimizing the materials design, fine-tuning the gas sensing performance, and guiding the selection of the most appropriate materials for the accurate detection of specific gases. This review concludes with recommendations for future research directions and potential opportunities for further selectivity improvements.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.4c00592
Chemistry
Selectivity
Nanotechnology
Computational biology
Biochemistry
2
article
|
hybrid
·
인용수 0
·
2024
Addendum: Self-operating transpiration-driven electrokinetic power generator with an artificial hydrological cycle
Jaehyeong Bae, Tae Gwang Yun, Bong Lim Suh, Jihan Kim, Il‐Doo Kim
IF 30.8
Energy & Environmental Science
Addendum for ‘Self-operating transpiration-driven electrokinetic power generator with an artificial hydrological cycle’ by Jaehyeong Bae et al. , Energy Environ. Sci. , 2020, 13 , 527–534, https://doi.org/10.1039/C9EE02616A.
https://doi.org/10.1039/d3ee90072j
Addendum
Electrokinetic phenomena
Generator (circuit theory)
Transpiration
Environmental science
Power (physics)
Physics
Chemistry
Materials science
Nanotechnology
3
article
|
인용수 41
·
2023
Flash-Induced High-Throughput Porous Graphene via Synergistic Photo-Effects for Electromagnetic Interference Shielding
Jin Soo Lee, Jeong-Wook Kim, Jae Hee Lee, Yong Koo Son, Young Bin Kim, Kyoohee Woo, Chanhee Lee, Il‐Doo Kim, Jae Young Seok, Jong Won Yu, Jung Hwan Park, Keon Jae Lee
IF 36.3
Nano-Micro Letters
Porous 2D materials with high conductivity and large surface area have been proposed for potential electromagnetic interference (EMI) shielding materials in future mobility and wearable applications to prevent signal noise, transmission inaccuracy, system malfunction, and health hazards. Here, we report on the synthesis of lightweight and flexible flash-induced porous graphene (FPG) with excellent EMI shielding performance. The broad spectrum of pulsed flashlight induces photo-chemical and photo-thermal reactions in polyimide films, forming 5 × 10 cm<sup>2</sup>-size porous graphene with a hollow pillar structure in a few milliseconds. The resulting material demonstrated low density (0.0354 g cm<sup>-3</sup>) and outstanding absolute EMI shielding effectiveness of 1.12 × 10<sup>5</sup> dB cm<sup>2</sup> g<sup>-1</sup>. The FPG was characterized via thorough material analyses, and its mechanical durability and flexibility were confirmed by a bending cycle test. Finally, the FPG was utilized in drone and wearable applications, showing effective EMI shielding performance for internal/external EMI in a drone radar system and reducing the specific absorption rate in the human body.
https://doi.org/10.1007/s40820-023-01157-8
Materials science
Electromagnetic interference
EMI
Electromagnetic shielding
Graphene
Optoelectronics
Flash (photography)
Nanotechnology
Composite material
Electronic engineering
정부 과제
70
과제 전체보기
1
2025년 10월-2028년 10월
|30,000,000
KIJANA - 고해상도 호기가스 분석을 위한 한-이탈리아 공동 차세대 나노센서 개발
고감도 나노센서와 MEMS 기반 GC 모듈을 통합한 고해상도 4종 호기 가스 분석 플랫폼을 개발하며, 소형화·저전력화가 가능한 정밀 바이오마커 감지 기술 확보
나노센서
전기방사 나노섬유
나노촉매
MEMS 가스크로마토그래피 모듈
호기가스 분석
2
2024년 8월-2025년 8월
|73,500,000
원자층 증착법 활용 금속-금속 산화물 박막 상호작용 조절: 액상 유기 수소 운반체의 (탈)수소화 반응용 고활성 촉매 설계
- ALD 활용 미세 구조 및 표면 특성 개질을 통한 (탈)수소화 반응용 고성능 촉매 설계 원리 제시 - 액상 유기 수소 저장체 (탈)수소화 촉매의 고반응성, 고안정성 확보 및 촉매 플랫폼/라이브러리 개발 - 액상 유기 수소 저장체 분야 기술 우위를 위한 촉매 제조 기반 기술 확보정량 목표- 반응 속도 (Reaction rate): 2종 액상 유기 수소 저...
원자층 증착법
불균일계 촉매
액체 유기 수소 운반체
금속-담지체 상호작용
금속 산화물 오버레이어
3
2024년 8월-2025년 8월
|12,500,000
초박막 유-무기 복합 나노섬유 지지체 기반 고안정성 리튬 금속 음극재 개발
○ 본 연구는 차세대 리튬-금속 음극의 성능을 극대화하기 위한 초박형 나노섬유 지지체 기반 고안정성 리튬 금속 복합 음극재 개발에 관한 연구로, 유-무기 나노복합체를 통해 리튬 이온의 이동성이 우수하면서, 리튬 덴드라이트를 억제할 수 있는 초박막 지지체를 제작하고, 이를 활용하여 안정성이 높으면서, 고에너지밀도를 갖는 신개념 리튬-금속 복합 음극를 개발하는...
차세대 배터리
유-무기 복합소재
리튬-메탈 보호 지지체
덴드라이트 프리
나노섬유 멤브레인
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2025급속 광열처리 공정을 통한 비대칭 구조의 다공성 그래핀 옥사이드/나노클레이 폼을 이용한 수분 기반 전기에너지 발생 장치 및 그 제조방법1020250116347
등록2023대기 중 수분에 의한 발전이 가능한 조해성 염이 비대칭 코팅된 타공형 코인셀 에너지 발전기 및 이의 제조 방법1020230059030
등록2023에너지 발생 장치 및 그 제조 방법1020230029269
전체 특허

급속 광열처리 공정을 통한 비대칭 구조의 다공성 그래핀 옥사이드/나노클레이 폼을 이용한 수분 기반 전기에너지 발생 장치 및 그 제조방법

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250116347

대기 중 수분에 의한 발전이 가능한 조해성 염이 비대칭 코팅된 타공형 코인셀 에너지 발전기 및 이의 제조 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230059030

에너지 발생 장치 및 그 제조 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230029269