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AEML

한양대학교 화학공학과

고민재 교수

Perovskite Quantum Dots

Flexible Electronics

Photovoltaics

AEML

화학공학과 고민재

한양대학교 차세대 에너지재료 연구실(AEML)은 차세대 에너지 변환 및 저장 소자, 기능성 나노소재, 스마트 자기치유 재료 등 첨단 화학공학 분야에서 세계적인 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 페로브스카이트, 감응형, 양자점, 탠덤형 등 다양한 차세대 태양전지의 소재 및 소자 개발에 집중하고 있으며, 고효율·고신뢰성·친환경 공정 기반의 에너지 변환 기술을 통해 미래 에너지 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 특히, 유연기판 기반 초경량 다중접합 박막 태양전지, 반투명 및 양면수광형 태양전지, 대면적 모듈화 기술 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 친환경 용매 및 저가 대체전극 개발, 계면 결함 제어, 대량합성 공정 등 실용화에 필요한 핵심 기술도 함께 연구하고 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 수준의 성능과 내구성을 달성하고 있습니다. 또한, 본 연구실은 스마트 나노소재 및 자기치유 고분자 시스템 개발에도 앞장서고 있습니다. 전자소자, 자동차, 디스플레이 등 다양한 산업에 적용 가능한 고성능 자기치유 소재, 투명·내후성 코팅재, 바이오나노복합체 등을 개발하고 있으며, 분자 설계와 구조-물성 분석을 통해 기존 소재의 한계를 극복하고 있습니다. 이러한 소재는 제품의 수명 연장과 유지보수 비용 절감, 환경 부담 완화에 크게 기여할 수 있습니다. 에너지 저장 및 친환경 촉매 소재 분야에서도 슈퍼커패시터, 차세대 배터리, 수전해 촉매 등 다양한 에너지 저장 및 변환 소자에 적용 가능한 나노복합체, 전극 소재, 촉매 시스템을 연구하고 있습니다. 극저차원 탄소 소재, 단원자 촉매, 바이오매스 기반 촉매 등 첨단 친환경 소재를 활용하여, 고효율·고안정성 에너지 저장 및 수소 생산 기술을 개발하고 있습니다. 이처럼 AEML은 화학공학, 재료과학, 나노기술, 에너지공학 등 다양한 학문 분야의 융합 연구를 통해, 차세대 에너지 및 소재 산업의 미래를 선도하고 있습니다. 국내외 산학연 협력, 대형 국책과제 수행, 다수의 특허 및 논문 실적을 바탕으로, 지속가능한 에너지 사회 실현과 첨단 소재 산업 발전에 기여하고 있습니다.

Perovskite Quantum Dots
Flexible Electronics
Photovoltaics
차세대 태양전지 및 에너지 변환 소자
차세대 에너지 변환 소자 연구는 본 연구실의 핵심 분야 중 하나로, 페로브스카이트, 감응형, 양자점, 탠덤형 등 다양한 차세대 태양전지의 소재, 소자, 공정기술 개발에 집중하고 있습니다. 특히 페로브스카이트 태양전지는 뛰어난 광흡수 특성과 전하 이동 특성, 그리고 저비용 공정이 가능하다는 점에서 차세대 태양전지로 각광받고 있습니다. 본 연구실에서는 유기 및 무기 소재를 기반으로 한 고효율, 장기 안정성 태양전지 개발에 주력하고 있으며, 실제로 다양한 소재 조합과 공정 최적화를 통해 세계 최고 수준의 전력변환효율(PCE)과 내구성을 달성하고 있습니다. 또한, 반투명 및 유연 태양전지, 탠덤 구조의 태양전지 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 예를 들어, 초박형 유리기판을 활용한 유연 태양전지, 다층 전극 구조, 할라이드 확산 기반 적층 공정 등 혁신적인 기술을 도입하여, 기존의 한계를 극복하고 실용화에 가까운 성능을 구현하고 있습니다. 이러한 연구는 건물 일체형 태양광(BIPV), 웨어러블 전자기기, 고고도 무인체계 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 마지막으로, 친환경 공정 개발과 대면적 모듈화 기술에도 집중하고 있습니다. 환경 친화적 용매 및 공정, 대면적 균일 코팅, 저가 대체 전극 개발 등은 차세대 태양전지의 상용화와 지속가능한 에너지 사회 실현에 필수적인 요소로, 본 연구실은 이러한 기술적·환경적 요구를 동시에 충족시키는 연구를 선도하고 있습니다.
기능성 나노소재 및 스마트 자기치유 재료
본 연구실은 기능성 나노소재 및 스마트 자기치유 재료 개발에도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 스마트 나노재료 분야에서는 전자소자 및 자동차 코팅 등 다양한 산업에 적용 가능한 자기치유 고분자 시스템을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 수소 결합, 이종 고리 구조, 전하 이동 복합체 등 다양한 분자 설계 전략을 통해, 우수한 기계적 강도와 자가치유 특성을 동시에 갖는 고분자 재료를 구현하고 있습니다. 이러한 자기치유 소재는 반복적인 외부 충격이나 손상에도 스스로 복원되어, 제품의 수명 연장과 유지보수 비용 절감에 크게 기여할 수 있습니다. 특히, 투명성과 내후성, 내구성, 광학적 특성 등 다양한 요구 조건을 만족하는 고성능 자기치유 코팅재, 엘라스토머, 바이오나노복합체 등을 개발하고 있습니다. 최근에는 기능성 올리고머, 이소소르비드 기반 고분자, 국소화된 수소 결합 네트워크 등 첨단 분자 설계 기법을 활용하여, 기존 자기치유 소재의 한계를 극복하고 있습니다. 또한, 이러한 소재의 구조-물성 관계를 분자 시뮬레이션, FT-IR, 기계적 시험 등 다양한 분석 기법을 통해 체계적으로 규명하고 있습니다. 더불어, 기능성 나노결정 및 나노기술 연구도 활발히 진행 중입니다. 나노결정의 합성, 표면 기능화, 광전자 특성 제어를 통해, 차세대 에너지 소자, 촉매, 센서 등 다양한 분야에 적용 가능한 고성능 나노소재를 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 변환 및 저장, 환경 정화, 바이오메디컬 등 미래 첨단 산업의 핵심 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.
에너지 저장 및 친환경 촉매 소재
에너지 저장 및 친환경 촉매 소재 개발은 본 연구실의 또 다른 주요 연구 분야입니다. 슈퍼커패시터, 차세대 배터리, 수전해 촉매 등 다양한 에너지 저장 및 변환 소자에 적용 가능한 나노복합체, 전극 소재, 촉매 시스템을 연구하고 있습니다. 예를 들어, MXene, 다중 금속 산화물, 탄소 양자점, 이종 금속-유기 골격체(MOF) 등 첨단 나노소재를 활용하여, 높은 전력밀도, 빠른 충방전 속도, 우수한 내구성을 갖는 슈퍼커패시터 및 배터리 전극을 개발하고 있습니다. 특히, 수전해 기반 그린 수소 생산을 위한 저비용·고효율 촉매 개발에 집중하고 있습니다. 극저차원 탄소 소재, 단원자 촉매, 바이오매스 기반 촉매 등 다양한 친환경 소재를 활용하여, 수소 발생 반응(HER) 및 요소 산화 반응(UOR)에서 높은 활성도와 장기 안정성을 구현하고 있습니다. 이러한 연구는 탄소중립 사회 실현과 지속가능한 에너지 전환에 필수적인 기술로, 국내외 에너지 산업의 패러다임 전환을 이끌고 있습니다. 또한, 대량 합성 및 공정 최적화, 전극 구조 설계, 계면 제어 등 실용화에 필요한 다양한 기술적 과제도 함께 해결하고 있습니다. 이를 통해, 연구실은 에너지 저장 및 변환 분야에서 세계적 수준의 경쟁력을 확보하고 있으며, 미래 에너지 산업의 혁신을 주도하고 있습니다.
1
Facile gram-scale synthesis of hydrophobic carbon quantum dots (CQDs) as a sustainable reinforcement for basalt fibre-reinforced polymer composites
Mumtaz Ali, Muhammad Shoaib, Hafsa Jamshaid, Min Jae Ko
Inorganic Chemistry Communications, 2025
2
MA-Free Lead–Tin Perovskites for All-Perovskite Tandem Solar Cells: Challenges, Strategies, and Perspectives
Siyi Wang, Wooyeon Kim, Lei Tao, Yuxin Wang, Min Jae Ko, Yuelong Li
Nano Energy, 2025
3
Enhanced Interfacial Interactions of a Flexible Electromagnetic Interference Shielding Nanocomposite Using a T-Shaped Conjugated Surfactant
Oh Kyoung Kwon, Pyong Hwa Hong, Jong Yeop Kim, Youngju Kim, Min Jae Ko, Gyeong Rim Han, Jong Hyuk Park, Jea Woong Jo, Jea Uk Lee, Sung Woo Hong
ACS Applied Polymer Materials, 2025
1
페로브스카이트 태양전지용 저가 대체전극 개발
과학기술정보통신부(2017Y)
2024년 10월 ~ 2024년 12월
2
지속가능 친환경 공정기반 대면적 페로브스카이트 태양전지 개발(공동4)
과학기술정보통신부(2017Y)
2024년 ~ 2025년
3
다중접합용 와이드밴드갭 페로브스카이트 태양전지 소재기술 개발
과학기술정보통신부(2017Y)
2022년 ~ 2022년 10월