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이윤석 연구실

서울대학교 기계공학부

이윤석 교수

이윤석 연구실

기계공학부 이윤석

이윤석 연구실은 기계공학부를 기반으로 차세대 에너지 변환 및 저장 소자, 나노/마이크로 구조 기반 신기능 소자, 그리고 MEMS 기술을 융합한 첨단 연구를 선도하고 있습니다. 연구실은 페로브스카이트, CZTSSe, Ag2ZnSn(S,Se)4 등 다양한 신소재를 활용한 고효율 박막 태양전지, 이종접합 구조, 투명 및 유연 태양전지 등 차세대 광에너지 변환 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 소재의 결정성, 계면 특성, 결함 제어, 밴드갭 엔지니어링 등 태양전지의 성능과 신뢰성 향상을 위한 다각적인 연구가 이루어지고 있습니다. 또한, 고성능 이차전지 분야에서는 전고체 배터리, 리튬이온 배터리, 실리콘 웨이퍼 기반 음극, 극박 리튬 금속 음극, 다공성 집전체 등 혁신적인 소재 및 공정 기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 에너지 밀도, 충방전 속도, 수명, 안전성 등 배터리의 핵심 성능을 극대화하고, 전기차, 인공위성, 에너지 저장 시스템 등 다양한 응용 분야에 적합한 차세대 배터리 기술을 선보이고 있습니다. 연구실은 나노 및 마이크로 구조를 활용한 신기능 소자 및 MEMS 분야에서도 두각을 나타내고 있습니다. 2차원 물질, 페로브스카이트, 산화물 반도체 등을 결합한 광센서, 마이크로 LED, 전자피부, 신경모방 소자 등 다양한 응용 소자 연구와 더불어, 나노패터닝, 원격 에피택시, 기계적 절단 및 전사 기술 등 첨단 나노가공 기술을 바탕으로 초고밀도, 유연, 투명 소자 개발에 주력하고 있습니다. 이 밖에도, 연구실은 멀티스케일 시뮬레이션, 계면 엔지니어링, 신소재 합성 및 박막 증착, 대면적화 및 집적화 기술 등 다양한 첨단 연구를 통해 에너지, 전자, 바이오, 환경 등 여러 분야로의 융합과 확장을 추구하고 있습니다. 다수의 특허와 국제 저널 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 연구성과를 국내외에 널리 알리고 있으며, 창의적이고 융합적인 미래 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다. 이윤석 연구실은 앞으로도 에너지 변환 및 저장, 나노/마이크로 소자, MEMS 등 다양한 분야에서 혁신적인 연구를 지속하며, 지속가능한 미래 에너지와 첨단 융합기술 발전에 기여할 것입니다.

차세대 태양전지 및 광에너지 변환 소자
이윤석 연구실은 차세대 태양전지 및 광에너지 변환 소자 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히 페로브스카이트, CZTSSe, Ag2ZnSn(S,Se)4 등 다양한 신소재 기반의 박막 태양전지와 이종접합 구조를 활용한 고효율 광전소자 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 연구실에서는 소재의 결정성, 계면 특성, 결함 제어, 밴드갭 엔지니어링 등 태양전지의 성능과 안정성을 극대화하기 위한 다양한 접근법을 시도하고 있습니다. 페로브스카이트 태양전지의 경우, 단결정 및 다결정 소재의 성장, 표면 및 계면 패시베이션, 투명전극 개발, 유연 소자 구현 등 실용화에 필요한 핵심 기술을 집중적으로 연구합니다. 또한, CZTSSe 및 Ag2ZnSn(S,Se)4와 같은 지구상 풍부 원소 기반의 친환경 박막 태양전지 소재 개발을 통해, 상용화 가능성과 지속가능성을 동시에 추구하고 있습니다. 이를 위해 다양한 합성 및 박막 증착 공정, 후처리 기술, 이종접합 구조 설계 등 다각적인 연구가 이루어지고 있습니다. 더불어, 태양전지의 장기 신뢰성 향상, 대면적화, 투명 및 반투명 소자, 이중접합(탠덤) 구조 등 응용 확장에도 많은 노력을 기울이고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 변환 효율의 극대화와 더불어, 건물 일체형 태양광, 웨어러블 디바이스, 인공광합성 등 다양한 미래 에너지 응용 분야로의 확장을 목표로 하고 있습니다.
고성능 이차전지 및 에너지 저장 시스템
연구실은 고성능 이차전지, 특히 전고체 배터리와 리튬이온 배터리의 차세대 음극/양극 소재 및 구조 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 실리콘 웨이퍼 기반의 고용량 음극, 질소 도핑 및 표면 처리 기술, 극박 리튬 금속 음극, 다공성 집전체 등 혁신적인 소재 및 공정 기술을 통해 배터리의 에너지 밀도, 충방전 속도, 수명, 안전성 향상을 추구합니다. 특히, 전고체 배터리 분야에서는 고체 전해질과 전극 계면의 안정성, 이온 전도성 향상, 계면 저항 저감, 대면적화 및 집적화 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 배터리의 신뢰성 및 내구성 향상을 위한 계면 엔지니어링, 텍스처링, 나노구조 제어 등 다양한 접근법을 적용하고 있습니다. 이를 통해 차세대 전기차, 인공위성, 에너지 저장 시스템 등 고신뢰성 응용 분야에 적합한 배터리 기술을 개발하고 있습니다. 더불어, 배터리 기반 뉴로모픽 소자, 고속 충전 기술, 멀티스케일 시뮬레이션 등 융합적 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장 기술의 한계를 극복하고, 미래 지능형 에너지 시스템 및 차세대 전자소자와의 융합을 지향합니다.
나노 및 마이크로 구조 기반 신기능 소자 및 MEMS
이윤석 연구실은 나노 및 마이크로 구조를 활용한 신기능 소자 개발과 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 분야에서도 활발한 연구를 진행하고 있습니다. 대표적으로, 2차원 물질(그래핀, TMDCs 등)과 페로브스카이트, 산화물 반도체 등을 결합한 고성능 광센서, 마이크로 LED, 전자피부(e-skin), 신경모방 소자 등 다양한 응용 소자 연구가 이루어지고 있습니다. 특히, 나노패터닝, 마이크로패터닝, 계면 제어, 원격 에피택시, 기계적 절단 및 전사 기술 등 첨단 나노가공 및 집적화 기술을 바탕으로, 초고밀도 소자 어레이, 유연/투명 소자, 웨어러블 디바이스 등 차세대 전자 및 광전자 소자 개발에 주력하고 있습니다. 또한, MEMS 기반의 센서, 액추에이터, 에너지 하베스팅 소자 등 다양한 마이크로 시스템 응용 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 기존 소자의 한계를 극복하고, 초고감도, 초고집적, 초경량, 유연성 등 새로운 기능을 갖춘 미래형 소자 및 시스템 구현에 기여하고 있습니다. 더불어, 다학제적 융합 연구를 통해 바이오, 의료, 환경, 에너지 등 다양한 분야로의 확장도 적극적으로 모색하고 있습니다.
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Nanoscale Graded Nitrogen-Doping of TiO2 via Pulsed Laser Deposition for Enhancing Charge Transfer in Perovskite Solar Cells
이윤석, Jung Y., Yoon K.T., Park J., Choi H., Kim S., Kwak H.D., Cho S.H., Kim T., Lee J.
SMALL, 2024
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A coarse-grained modeling scheme to characterize thermal transport properties in thermoplastic polymers
이윤석, Yoo Taewoo, Cho Maenghyo, Kim Taeyong, Chung Hayoung, Yang Seunghwa
INTERNATIONAL COMMUNICATIONS IN HEAT AND MASS TRANSFER, 2024
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De-Intercalation of Iodoplumbate(DMSO)x Complex for Uniaxially Oriented Halide Perovskite Thin-Film Solar Cells
이윤석, Park Junhyoung, Kim Seongheon, Chu Young Ho, Lee Jinhyuk, Son Dayong, Choi Mansoo
ADVANCED ENERGY MATERIALS, 2024
1
고성능 유연 태양전지를 위한 다차원 페로브스카이트의 리모트 에피택시 연구
과학기술정보통신부
2023년 03월 ~ 2024년 02월
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방사선 조사를 이용한 넓은밴드갭 금속산화물의 도핑 한계 극복 및 초고효율 광에너지 변환소자 개발 (조사기술)
과학기술정보통신부
2023년 ~ 2023년 12월
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선박내연기관 NOx 농도 측정용 고내구성 센서 개발
중소벤처기업부
2022년 06월 ~ 2023년 05월