이현오 (박사과정), 박준우-최우철(연프, 심종설 수강생) Advanced Functional Materials 논문 게재  이현오 연구원 (제1저자, 석박사통합과정 - 지도교수 강문성)은 이온 이동 제어를 활용한 투명전극이 필요 없는 전기화학발광 소자 개발에 관한 연구 논문을 국제 학술지 Advanced Functional Materials (IF = 18.5)에 11월 3일에 발표하였다.   전기화학발광 소자(Electrochemiluminescence Device)는 용액 또는 겔 상에서 작동하는 발광 소자로, 기존의 고체 발광 소자와 달리 전기화학 반응을 통해 발광이 이루어진다. 이 소자는 발광층과 두 전극으로 이루어진 단순한 구조로, 비용 효율적인 유연 발광 소자 구현에 유리한 잠재력을 갖추고 있다.그러나 기존의 전기화학발광 소자는 투명전극의 전기화학적 불안정성으로 인해 구동 안정성이 낮아 실용적 사용에 어려움이 있으며, 투명성, 전도성, 유연성, 전기화학적 안정성을 동시에 갖춘 이상적인 투명전극 재료가 부족하여 높은 성능의 유연 발광 소자 제작에 한계가 있다. 연구진은 이온 이동에 의해 형성되는 전기 이중층(Electric Double Layer)의 제어를 통해 나란히 배치된 두 개의 금 전극을 사용하여 투명전극 없이 구동 가능한 전기화학발광 소자를 구현하였다. 이를 통해 소자 수명이 크게 향상되었으며, 외부 자극에 반응하여 발광량이 변화하는 감응형 발광 소자의 가능성을  본 연구에는 학위과정 중인 대학원생 뿐만 아니라 ‘연구프로젝트’ 및 ‘심화 종합 설계’에 1년간 참여한 학부생(박준우 18학번, 최우철 19학번)의 적극적인 참여로 이루어졌으며, 두 학생 모두 논문의 공저자로 포함되어있다.  논문 제목: Transparent Electrode-Free Light-Emitting Devices Exploiting Ion Transport-Controlled Electrochemiluminescence논문 링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202417514 지원기관: 한국연구재단의 개인기초연구(중견연구) 및 미국공군연구소의 지원연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/mskanggroup/  

류재건 교수 공동연구팀, 급속 충전이 가능한 ‘반고체 전지’ 개발로 Advanced Energy Materials에 게  본교 화공생명공학과 류재건 교수 연구팀은 서울대학교 한정우 교수, 포항공과대학교 박수진 교수 연구팀과 공동연구를 통해 안전성이 대폭 향상된 ‘반고체(Quasi-solid)’ 듀얼이온전지를 개발하였다. 해당 연구 성과는 국제 저명 재료화학 학술지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다.      최근 전기차 발화의 주요 원인은 현행 리튬이온전지에 사용되는 액체 전해질이다. 이를 해결하기 위해 (반)고체 전해질, 즉 불이 붙지 않는 불연성 또는 난연성 재질의 물질로 액체 전해질을 대체한다. 동시에 적층 구조로 전지 개발이 가능하여 에너지밀도 또한 향상시킬 수 있는 차세대 전지 기술로 주목받고 있다. 이러한 노력에도 불구하고 고체 전해질을 사용한 전지는 상온에서 낮은 이온전도도로 급속 충전 특성과는 거리가 멀다.   이를 해결하기 위해 급속 충전이 가능한 듀얼이온전지에 특화된 반고체 전해질을 개발하여 고에너지 밀도와 안전성을 동시에 만족시키는 차세대 전지를 개발하였다. 기존 반고체 전해질 내에선 음이온을 고정하여 리튬이온의 전달계수를 높이는 연구가 주를 이루지만 듀얼이온전지 개발에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 비대칭적 표면 전하를 가지는 전해질 첨가제를 활용하여 양쪽 이온의 균형 잡힌 이동이 가능한 반고체 전해질을 개발할 수 있었다. 이를 통해 반고체임에도 5분 이내로 충전이 가능하며, 0도에서도 고속 충전 특성을 확보하였다. 해당 연구는 차세대 전지가 나아가야 하는 새로운 방향을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.     연구실 홈페이지 : https://sites.google.com/view/jryugroup/home 논문 제목 Charge Separation Induced by Asymmetric Surface Charge Effects in Quasi-Solid State Electrolyte for Sustainable Anion Storage 논문 링크 : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202402293?msockid=03c232ae59dc635511f527b0584f62f6 

최우철 학생(학부4학년) KJF-ICOMEP 2024 우수 포스터상 수상 최우철 학생(학부 4학년, 지도교수 강문성)이 2024년 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics에 참가하여 Best Poster Awards를 수상하였습니다. 최우철 학생은 2023년도 가을학기부터 강문성 교수 연구실에 학부연구생으로 참여하여 투명전극을 사용하지 않는 발광소자에 대한 연구를 수행하였으며, 해당연구를 바탕으로 학회에서는 "Transparent Electrode-free Light-emitting Devices Exploiting Ion Transport-controlled Electroluminescence"라는 제목의 포스터를 발표하였습니다.   

신희운,박민우(지도교수 김형준) 한국연구재단 연구장려금지원사업 선정  신희운 석박통합과정생(지도교수 김형준)과 박민우 석사과정생(지도교수 김형준)이 각각 2024년 한국연구재단 박사과정생연구장려금지원사업, 석사과정생연구장려금지원사업에 선정되었다.                                                                                           ▲ (좌) 신희운 석박통합과정생, (우) 박민우 석사과정생 2024년도 이공분야 학술연구지원사업은  석․박사과정생 부터 우수한 박사후연구자 까지 학문후속세대의 성장단계에 따른 연구기회를 제공하여 연구자로서의 성장을 지원하는 사업이다. 신희운 석박통합과정생은 '차세대 서펙스(SuFEx) 클릭 화학을 이용한 에너지 저장/전환 소자용 음이온 고정형 고분자 전해질의 새로운 화학 개척'이라는 연구 주제로 2년간 총액 5,000만원을 지원받는다. 박민우 석사과정생은 '동적 교환 반응을 이용한 새로운 이온전도 메커니즘을 기반한 고분자 전고체 전해질 개발'이라는 연구 주제로 1년간 총액 1,200만원을 지원받는다.  

김남헌 석사과정생 (지도교수 강문성), 한국연구재단 석사과정생연구장려금지원사업 선정 김남헌 석사과정생(2학기, 지도교수강문성)이 2024년 한국연구재단 ‘석사과정생연구장려금지원사업‘에 선정됐다. 이번 사업은 학문후속세대 양상을 통한 국가연구역량 강화를 목적으로 시행되었으며, 국내 대학원에 석사 및 석박통합 과정에 전업으로 재학 중인 학생들을 대상으로 700개 내외의 연구 과제를 선정하여 이들에게 안정적인 연구 기회를 제공하여 우수한 연구 인력으로 성장할 수 있도록 지원하기 위해 마련되었다.김남헌 학생은  ‘전기화학적 정공전달체를 활용한 OLED 발광체의 전기화학발광 증폭’에 대한 연구를 수행할 계획이며 이번 사업을 통해 1년간 총 1200만원의 장학금을 지원받는다.  

서강대-카이스트 공동연구팀, 금 나노입자가 담지된 구리 촉매의 이산화탄소 환원 반응에서의 프로판올 생성 원인 규명 연구 Nano Energy에 게재  본교 화공생명공학과 백서인 교수 연구팀 (공동 제 1저자: 정현동 석박통합과정생)은 카이스트 오지훈 교수 연구팀과 공동연구를 통해 금 나노입자가 담지된 구리 촉매가 전기화학적 이산화탄소 환원 반응에 의한 프로판올 (n-propanol) 생성의 높은 성능을 확인하고 계산화학을 통하여 그 원인을 규명하였다.   본 공동연구팀은 이산화탄소 환원 반응에서 금 나노입자에서 생성된 CO*의 스필오버 (spillover)에 의해 구리 표면 내의 CO* 중간체의 양이 증가하여 C3 화합물인 프로판올의 생산성이 증가함을 밝혀냈다. 밀도범함수 이론 (Density Functional Theory) 계산을 통해 금 나노입자 인근의 구리 표면에서 OCCO*와 CO*의 결합의 활성화 에너지가 대폭 낮아져 CO* 이합체화 반응 이후 C3 중간체인 OCCOCO*의 생성이 촉진되어 프로판올의 생산성이 높아진다는 것을 이론적으로 규명하였다.     본 연구는 이공분야 대학중점연구소지원 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 국제 저명 학술지 ‘Nano Energy’ (Impact Factor: 17.6, JCR 상위 5.2%)에 게재되었다.   논문 제목: Delicate control of a gold-copper oxide tandem structure enables the efficient production of high-value chemicals by electrochemical carbon dioxide reduction 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110176 연구실 홈페이지: https://www.seoinback.com 

국가전략기술소재개발사업선정: 초실감 양자점 디스플레이용 소재 및 공정 기술 개발 서강대학교 강문성 교수가 단장을 맡은 XEL-QD 연구단은 한국연구재단(NRF) 국가전략기술소재개발사업(2024년 7월- 2028년 12월, 총 4.5년 연구비 67.5억원)에 선정되어 초실감 디스플레이용 양자점 소재 및 공정기술 개발에 착수한다. 현실감과 몰입감이 극대화된 초실감 확장현실(eXtended Reality, XR) 구현을 위해서는 초고해상도(화소크기 마이크로미터 수준), 고휘도, 고색재현성의 디스플레이를 얇고 가벼운 장치를 통해서 구현해야한다. 이를 위해 XEL-QD 연구단(주관기관: 서강대학교, 공동기관: ETRI, UNIST, 부산대, 서울대, 성균관대 한양대)은 양자점 합성 및 광물리적 특성, 전계발광소자용 전자재료, 초고해상도 전자재료공정, 고효율 양자점 발광소자 및 디스플레이 분야 국내 최고의 전문가로 구성되어, i) 화학적 가교 반응을 통해 내구성이 극대화된 양자점 전계발광소재 개발과 ii) 포토리소그래피에 기초한 양자점 전계발광소재의 초고해상도 화소형성 공정 개발을 통해 초실감 고색재현성 자발광 양자점 마이크로디스플레이 구현하고자한다.  

권태현 연구원 (지도교수 강문성), ACS Nano 논문 게재  본교 화공생명공학과 강문성 교수 연구팀 (제1저자: 권태현 연구원)은 양자점 (quantum dot, 수 나노미터 크기의 반도체 결정)을 이용한 광전소자들을 모듈화하여 근적외선을 가시광선으로 광전상향전환 (optoelectric upconversion)하는 탠덤소자를 연구하였다.   근적외선은 대기 투과성이 높으며 열 에너지 손실이 적고 생체내부에 대한 투과성도 높아 감지에 유용한 전자파 이다. 이에 따라 근적외선을 가시화하는 이미징 분야는 많은 관심을 받고 있다. 최근 근적외선 가시화 장치로는 근적외선을 흡수하는 부분과 가시광선을 발광하는 부분을 스핀코팅과 같은 용액공정을 통해 단일 소자로 접합한 구조를 가지고 있다 (광전상향전환 탠덤 소자). 이는 공정을 단순화하고 비용을 절감하며 높은 전력 효율성을 가진다.   현재 유기물 기반 광전상향전환 탠덤 소자가 주요하게 개발되고 있지만 아직 낮은 효율을 가지고 있다. 본 연구진은 소자 효율을 개선하기 위해 높은 광학적 특성을 가지는 양자점을 적용하고 모듈적 접근를 통해 기존의 고정된 구조에서 벗어난 광전상향전환 탠덤 소자를 제작하였다. 이를 분석하여 새로운 소자 구조를 제시함과 동시에 높은 효율을 가지는 광전상향전환 소자를 개발하였다.   과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 개인기초연구(중견연구), 미래소재디스커버리 사업과 삼성전자가 추진하는 삼성미래기술육성 사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘ACS Nano, (IF = 17.1)’에 8월 6일 발표되었다.   연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/mskanggroup/ 논문 제목: Quantum Dot-Based Three-Stack Tandem Near-Infrared-to-Visible Optoelectric Upconversion Devices 논문 링크: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.4c03206 

온실가스와 부산물을 저감하는 폐플라스틱 플라즈마 회수기술 개발  <좌측> 김동현 석사과정 연구원, <중간> 김희환 석사과정 연구원, <우측> 하경수 지도교수   본교 화공생명공학과 하경수 교수 연구팀의 김동현, 김희환 석사과정 학생은 LX MMA 사(http://www.lxmma.com)와 함께 플라즈마를 활용하는 차세대 단량체 회수법을 개발하였다.   기존의 고온 열분해 방법과 달리, 저온 플라즈마 기술과 제올라이트를 활용하여 폐PMMA를 기존 반응온도보다 100oC 더 낮은 온도에서 분해함으로써 부산물을 최소화하였고, 에너지 효율을 높였다. 이 방법을 통해 단량체 회수율은 기존 고온 열분해 방법과 유사한 수치를 보였다. 이처럼 본 연구진은 저온 플라즈마 기술을 접목하여 폐PMMA의 화학적 재활용 방법의 새로운 패러다임을 제시하였다.      <그림> Waste PMMA의 TG/DTA 결과(좌)와 PMMA 분해 메커니즘(우)   본 연구진들이 제안한 신기술에 의한 온실가스감축 효과는 4-5 kg CO2 eq./kg PMMA로 예상되며, 재생 고분자 활용에 큰 기여를 할 것으로 예상된다 (Fresh PMMA 제조 시 배출되는 온실가스는 7 – 8 kg CO2 eq./kg PMMA로 보고되고 있음). 해당 연구는 화학공학 분야 국제 저명 학술지인 Chemical Engineering Journal (IF: 13.3, JCR 상위 3.7%)에 게재되었다.   본 연구는 LX MMA, 산업통사자원부, 에너지인력양성사업의 지원으로 수행되었다.    (1) 논문 제목: Recovery of methyl methacrylate from waste poly (methyl methacrylate) pellets using a low-temperature plasma and zeolites (2) 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154438 (3) 연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/kshalab 

김형준 교수 연구팀 Advanced Functional Materials 지에 저전압 구동 강성조절 전기 클러치 관련 논문 게재  화공생명공학과 김형준 교수 연구팀,이오노머 이종접합 구조를 기반으로 한 저전압 구동 강성 및 강도 조절 전기클러치 개발- 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’ 게재 - 김형준 교수 연구팀(제 1저자: 박세환, 제 2저자: 최윤제, 석사과정생)이 이오노머 이종접합 구조를 기반으로 한 저전압에서 물질의 강성 및 강도를 조절할 수 있는 전기클러치 시스템을 개발하였다.▲ (왼쪽) 박세환 석사과정생, (오른쪽) 최윤제 석사과정생전기클러치(Electrostatic clutch)는 두 개의 평행한 전극판 사이에 유전체(Dielectric material)를 끼워넣고, 전기장을 가하여 두 개의 전극판 사이의 접착력 조절을 통한 물질의 강성을 조절하는 시스템이다. 최근, 이러한 특징을 이용한 로보틱스나 햅틱스 분야에서의 활용이 큰 각광을 받고있다. 하지만, 기존의 유전체 기반의 전기클러치의 경우 매우 높은 수준의 전압(~kV)을 인가해야 한다는 측면에서 실제 활용에 큰 제한점으로 꼽힌다.  이러한 문제점을 해결하기 위해 위 연구팀은 전기접착 물질로 기존에 사용하던 유전체가 아닌 이오노머 이종접합(Heterojunction) 구조를 전극판 사이에 도입하여, 저전압(~1 V)에서 이온성 고분자 사이의 상호작용에 따른 접착력 조절을 구현하였다. 이오노머 자체가 가지는 낮은 접착력을 기반으로 오프 상태(off state)에서의 낮은 접착력과, 고분자 간 강한 상호작용에 따른 온 상태(on state)에서의 높은 전기접착력으로, 높은 차이의 강성 조절 시스템을 개발하였다. 또한, 상용 이오노머 막을 이용하였다는 점에 있어서도 실제 활용성과 경제성 측면에서 우수할 것으로 예상된다.▲ 이오노머 기반 저전압 구동 강성 및 강도 조절 전기클러치 모식도 및 성능 그래프연구 결과는 국제학술지 'Advanced Functional Materials'(Impact Factor: 18.5)에 게재되었다.논문 제목: Electrostatic Clutches Based on Ionomer Heterojunctions for Low-Voltage Switching of Stiffness and Strength논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202409443