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(2026. 2. 25.) 이용걸 교수팀, 수소 생산 효율 2배 높이는 촉매 기술 개발

수소 생산에 반도체 제조 공정 접목, 수소 생산 효율 2.3배 향상  △(왼쪽부터) 이용걸 교수(화학공학과), 제1저자 전은서 석사생 이용걸 교수(화학공학과) 연구팀이 체코과학원 물리학연구소 팀 베르하겐(Tim Verhagen) 박사팀과 공동으로 반도체 제조 공정을 활용해 수소 생산 효율을 2배 이상 높일 수 있는 고성능 전극 촉매 원천기술을 개발했다. 이번에 개발한 기술은 물을 전기분해해 수소를 생산하는데 필요한 핵심부품인 전극 촉매 성능을 크게 개선한 것이다.  기존에는 주로 백금이 촉매로 사용되었지만 가격이 비싸 대량 생산에 한계가 있었다. 최근에는 몰리브덴 다이설파이드(MoS₂)가 값비싼 귀금속을 대신할 수 있는 수소 발생 촉매로 주목받아 왔지만, 전기가 잘 흐르지 않고 실제 촉매 반응이 일어나는 활성 지점이 적다는 한계가 있었다. △분자선 에피택시(MBE)를 이용한Mo/MoS₂ 복합 도메인 형성 개념 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 전극 촉매에 반도체 제조 기술인 ‘분자선 에피택시(MBE,Molecular Beam Epitaxy)' 공정을 도입했다. 이 기술을 활용해 실리콘 기판 위에 금속 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 다이설파이드(MoS₂)를 초진공 상태에서 원자 단위로 정밀하게 증착해 나노 수준의 균일한 복합구조를 구현하는 데 성공했다.  새로운 촉매는 전기 전도성을 높이고 수소 발생 반응이 일어나는 활성 지점을 크게 늘린 것이 특징이다. 기존 촉매 대비 수소 생산 효율이 약 2.3배(126%) 향상됐으며 장기 구동에도 높은 안정성을 유지했다.  특히 반도체 공정과의 높은 호환성을 확보해 향후 웨이퍼 규모의 전극 제작과 고성능 수소 생산 시스템으로의 확장 가능성을 제시했다는 점에서 산업적 활용 가능성이 높을 것으로 기대된다. 이용걸 교수는 "이번 연구는 기존의 용액 기반 합성이나 화학기상증착(CVD) 공정으로는 구현이 어려웠던 구조·전자·촉매 성능의 인과관계를 명확히 규명했다는 점에서 의미가 크다"며 "차세대 촉매 설계와 공정 최적화를 통해 수소에너지 대량 생산 기반 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 「ACS Nano」(IF:16.1, JCR 상위 6%) 2026년 2월 10일자에 게재됐다. 논문명은 「Controlling Mixed Mo/MoS2 Domains on Si by Molecular Beam Epitaxy for the Hydrogen Evolution Reaction(수소 제조를 위한 분자선 에피택시 기반 복합 Mo/MoS₂ 촉매 도메인 정밀 제어)」이며, 한국연구재단 중견연구 및 한-EU 연구자 교류협력 사업의 지원을 받아 수행되었다. 

2026.03.27  0  28 

(2025. 12. 11.) “기후·에너지·환경 통합전환 모색” 2025 탄소중립·통합환경관리 국회 심포지엄 성료

통합환경관리 특성화대학원 인력양성사업단(단장 독고석, 토목환경공학과)과 행정법무대학원 탄소중립학과가 공동 주관한 ‘2025 탄소중립·통합환경관리 국회 심포지엄’이 지난 5일 국회에서 성황리에 개최됐다.  △ 심포지엄 참가자들이 단체사진을 촬영했다. 이번 행사는 탄소중립, 에너지전환, 환경관리 등 분절적으로 진행돼 온 정책을 통합적 관점에서 재구성해야 한다는 문제의식에서 기획됐다. 심포지엄은 기술·산업·정책 간 불일치를 진단하고 새로운 전환 전략을 제시하는 자리로 마련됐다.  기조강연을 맡은 조명래 석좌교수(전 환경부 장관)은 탄소중립 기술정책이 감축중심 기술결정주의에서 벗어나 정책·기술·재정이 유기적으로 연계된 체계가 필요하다고 강조했다. 심포지엄은 기후테크, 수소경제, 통합환경관리 등 세부 주제로 진행됐다. △기후테크 기술개발과 신산업 전략(서영태 기후에너지환경부 국장) △수소경제 기반 에너지·산업 부문의 탈탄소 전략(김재경 에너지경제연구원 선임연구위원) △BAT 기반 통합환경관리 혁신 방안(강필구 국립환경연구원 과장) 등이 발표했다. 종합토론에서는 기후·에너지·환경 분야 전반의 구조적 불일치를 해소하기 위한 다양한 관점이 제시됐다. 김수진 초빙교수(행정법무대학원)는 기술이 기후위기 극복을 위한 공공적 도구여야 한다고 강조하고, 전문가들은 효율화·수요관리 중심의 패러다임 전환, BAT 기반 제도 확장 등 전환 정책의 정교한 설계 필요성을 강조했다. 독고석 단장은 “기후·에너지·환경은 상호 연계된 분야로 향후 10년간 국가가 대비해야 할 핵심 의제”라며 “융합연구와 정책·기술 협력 플랫폼 구축에 관해 적극 연구하겠다”고 밝혔다. 한편 이번 심포지엄은 국회 기후에너지환경위원회 안호영 위원장, 김주영 의원, 김태선 의원이 공동 주최했다.

2026.03.27  0  63 

(2025. 11. 14.) 에너지공학과 연구팀, 점토광물을 활용해 2차 전지의 안전성과 수명 향상 입증

- 기존 폴리올레핀계 분리막 대비 5배 이상 전해질 흡수율 향상 - 충남 RISE사업 협력을 통해 미래 에너지 분야 성과 창출 에너지공학과 원종호 교수 연구팀이 점토광물을 활용한 2차 전지 분리막 설계를 통해 차세대 2차 전지 핵심소재 개발 분야에서 주목할 만한 연구 성과를 거뒀다.  △ (왼쪽부터) 원종호 교수, 고인서 씨, 하서영 씨, 최종영 씨 이번 연구는 우리 대학이 보령시와 함께 수행하고 있는 충청남도 지역혁신 중심 대학지원체계(RISE) ‘보령시 수소산업 육성’ 과제의 지원을 받아 진행됐다. 2차 전지에서 분리막은 양극과 음극을 분리해 이온을 통과시키는 역할을 해 안정성과 성능을 좌우하는 핵심 소재이다. 현재 주로 사용 중인 폴리올레핀계 소재(폴리에틸렌, 폴리프로필렌)는 제조 비용이 낮고 대량생산이 용이하지만 열 수축에 따른 내구성 저하, 리튬 덴드라이트 성장 문제로 인해 안전성과 수명 측면에서 한계가 있다. 이에 따라 산업계에서는 점토광물(Clay Mineral)이 차세대 분리막 소재로 주목받으며 연구가 활발히 진행되고 있다. △점토광물의 구조적 형태(1D·2D·3D)에 따라 달라지는 이차전지 성능 변화를 나타낸 그래프 원 교수 연구팀은 점토광물을 분리막 표면에 코팅해 각 구조(1D·2D·3D)의 형태학적 특성이 분리막 성능에 미치는 영향을 분석했다. 점토광물 분리막의 열 안정성, 이온전도도, 기계적 내구성 변화를 검증해 기존의 폴리올레핀계 분리막에 비해 5배 이상의 전해질 흡수율을 보여, 이차전지의 충방전 속도, 용량 및 수명을 모두 개선했다는 사실을 입증했다.  해당 연구는 국제 학술지 Advanced Science (IF=14.1, JCR 상위 7.0%)에 게재됐다. 논문명은 “Clay-Mineral-Coated Separators for Lithium-Ion Batteries: Exploring the Relationships between Clay Mineral Morphology and Separator Performance”. 해당 연구에는 수소에너지학과에 재학 중인 대학원생 고인서 씨, 하서영 씨, 최종영 씨가 함께 참여했다.  원 교수는 “이번 연구는 다양한 형태의 점토광물의 각 구조의 장단점 및 분리막 성능과의 관계를 분석하며 차세대 이차전지용 소재 설계에 넓은 적용 가능성을 제시했다”며 “수소 중심 에너지산업으로 전환 중인 보령시의 지역 특성과도 맞물려 차세대 이차전지 등 미래형 에너지 저장장치 기술로 확장될 가능성도 높다”고 밝혔다. 한편 우리 대학은 충청남도 RISE 사업을 통해 충남 신성장동력산업 중심의 공동연구를 수행 중이다. 특히 보령시와 수소 에너지 생산·저장·활용 전주기 산업 생태계 조성을 위해 미래형 에너지 소재 연구와 전문 인력을 양성하고 있다.

2026.03.27  0  39 

(2025. 9. 19.) 충청남도 '서해안 수소벨트' 조성 함께 나서

충청남도 외 19개 기관과 ‘서해안 수소벨트’ 조성 협약 체결 수소특화단지·에너지융복합단지 지정 추진…미래 청정에너지 산업 선도   우리 대학이 충청남도와 지자체·기업·연구기관 등 19개 기관과 함께 ‘서해안 수소산업 벨트’ 조성을 위한 업무협약을 체결했다. 협약식은 지난 18일(목) 오전 10시 서산 베니키아호텔에서 열린 「제7회 수소에너지 국제포럼」에서 진행됐다.  ▲안순철 총장(왼쪽 다섯 번째)이 김태흠 충남도지사(왼쪽 네 번째) 및 협약기관과 MOU를 체결하고 기념촬영을 했다.     이번 협약에는 [지자체] 충청남도·서산시·보령시·태안군·당진시 [발전사] 한국서부발전·한국중부발전·한국동서발전 [기관 및 대학] 한국수소연합·충남테크노파크·한국생산기술연구원·호서대 [수소기업] 린데코리아·SK이노베이션·한화토탈에너지스·한화임팩트·HD현대오일뱅크·롯데케미칼·미래엔서해에너지 등이 참여했다.   충청남도는 향후 5년간 약 11조 원을 투입해 △청정수소 생산 확대 △수소산업 생태계 조성 △친환경 수소 도시 구축 △전문기업 및 인력양성 등을 추진해 국내 최대 규모의 친환경 수소 산업 클러스터를 구축하겠다는 비전을 제시했다. 이번 협약은 산업통상자원부의 「수소특화단지지정」, 「에너지융복합단지 지정」 사업 신청을 위한 공동 대응과 더불어 당진-서산-태안-보령으로 이어지는 ‘서해안 수소벨트’ 구축을 목표로 한다.  ▲ 제7회 충남 수소에너지 국제포럼 참가자 기념사진. 우리 대학은 이번 협약을 통해 수소 분야 전문 인력 양성과 첨단 연구개발을 선도한다.    협약기관은 ▲충청남도 서해안 수소에너지 벨트 조성을 위한  정책·행정·기술적 지원 ▲수소산업 기업 및 연구·교육기관 활동 지원 ▲수소산업 인프라 구축·기술개발·인력양성·기업지원 등 수소산업 생태계 조성을 위한 공동노력 ▲석탄 화력의 수소·암모니아 등 저탄소 발전 설비 전환 ▲충청남도 수소산업 생태계 조성 등에 협력하기로 했다.    우리 대학은 이번 협약을 통해 수소 분야 전문 인력 양성과 첨단 연구개발을 선도하며, 지역사회와 연계한 교육·산업 생태계 발전에 기여할 계획이다. 특히 대학의 AI·에너지 융합 연구 역량을 바탕으로 충남 서해안권이 친환경 수소산업의 거점으로 자리매김하는 데 힘을 보탠다.   안순철 총장은 “탄소중립과 에너지 전환은 우리 사회가 반드시 해결해야 할 시대적 과제”라며 “단국대는 충청남도 및 참여 기관들과 긴밀히 협력해 미래 청정에너지 산업의 핵심 인재를 양성하고 지속가능한 지역발전에 앞장서겠다”고 밝혔다.

2026.03.27  0  50 

(2025. 9. 4.) 에너지공학과 교수진, 저명 학술지에 연이어 논문 게재

△김우병 교수           △양민호 교수 우리 대학 에너지공학과 교수진이 저명한 국제 학술지 ‘Chemical Engineering Journal’에 나란히 두 편의 논문을 게재하며 첨단 에너지 소재 분야에서의 연구 역량을 입증했다. 김우병 교수 연구팀 “실리콘 수소센서 상용화 앞당겨” 김우병 교수 연구팀은 실리콘 나노와이어(SiNW)를 이용한 수소센서 개발에 관한 논문을 발표했다. 실리콘 나노와이어는 수소 가스를 감지하는 센서 소재로 주목받았지만, 일정 길이 이상을 만들거나 유연한 기판 위에 옮기는 과정에서 구조가 손상되는 문제가 있었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 '과산화수소(H₂O₂)-기반 금속보조식각(MACE)' 기술을 개선하고, 새로운 용액 순환 방식과 물에 담그는 과정을 추가해 200μm가 넘는 길이가 긴 나노와이어를 제작하는 데 성공했다. 완성된 나노와이어는 종이처럼 휘어지는 기판에 옮긴 후에도 손상되지 않았다. 특히 센서는 5% 농도의 수소 가스를 감지할 경우 약 3초 만에 반응했고, 30일이 지난 뒤에도 초기 성능의 85% 이상을 유지해 우수한 내구성을 보여주었다. 김 교수는 “기존 방식으로는 수소센서의 감도와 수명을 동시에 잡기 어려웠지만, 이번 기술은 실용화 수준의 성능을 확보한 것이 핵심”이라며 “유연 전자소자, 웨어러블 센서, 스마트기기 등 다양한 분야로 확장이 가능하다”고 밝혔다. 논문명은 「Scalable fabrication of ultra-long silicon nanowires via H₂O₂-enhanced MACE for flexible hydrogen sensors(유연 수소센서를 위한 과산화수소 기반 MACE 공정을 통한 초장 실리콘 나노와이어의 대면적 제조)」로 심보림(대학원 파운드리공학과) 석사 과정생이 1저자로 함께 참여했다. 양민호 교수 연구팀 “차세대 무음극 리튬금속전지 기술 개발” 양민호 교수 연구팀은 무음극 리튬금속전지(anode-free lithium metal battery)의 핵심 기술을 개발해 차세대 고에너지 배터리의 상용화 가능성을 크게 앞당겼다. 무음극 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지에서 사용되던 흑연 음극을 없앤 구조로, 무게와 부피를 줄이면서도 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있다. 그러나 반복적인 충·방전 과정에서 리튬이 고르게 쌓이지 않아 배터리 수명이 짧고, 안전성 문제가 발생해왔다. 양 교수팀은 이러한 문제 해결을 위해 '구리 티피(Cu teepee)' 나노 구조를 고안해 전지의 음극 집전체에 적용했다.  텐트처럼 생긴 미세한 구조들이 리튬 이온이 한 곳에 몰리지 않고 균일하게 증착되도록 유도해 리튬 덴드라이트(리튬이 불균일하게 쌓여 나뭇가지 모양으로 성장하는 구조)의 발생을 억제한다. 연구팀이 개발한 리튬금속전지는 120회 충·방전 이후에도 초기 용량의 90.4%를 유지하는 등 기존에 상용화된 순수 구리 호일을 이용한 리튬금속전지에 비해 2배 정도의 효율 증가를 보였다. 양 교수는 “기존 전지의 한계를 극복할 수 있는 매우 실용적인 접근”이라며, “이번 연구가 리튬금속전지의 상용화, 특히 전기차의 주행거리 확대와 경량화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한국연구재단 지원사업으로 진행된 이번 연구는 양민호 교수와, 원종호 교수, 경상국립대학교 최재원 교수와의 공동연구로 진행되었으며 논문명은 「Uniform lithium deposition using Cu teepee structures for anode-free lithium metal batteries(구리 티피 구조를 이용한 무음극 리튬 금속전지의 균일 리튬 석출 기술)」 한편 에너지공학과에서는 신재생에너지 분야를 주도할 전문 인력 양성을 목표로 첨단소재, 수소에너지, 이차전지 등 미래 에너지 산업을 선도할 기술 개발과 인재 양성에 박차를 가하고 있다. 특히, 충청남도 라이즈사업의 에너지융합전공 컨소시엄 주관대학을 맡아 ▲에너지 신산업 육성 ▲에너지 융합 교육과정 개발 ▲지역 에너지산업 활성화 ▲에너지 전문인력 지역정주 등 에너지 분야 인력 양성을 추진하며 지역과 함께 성장하는 인재 양성에 힘쓰고 있다.  #단국대 #에너지공학과 #김우병 교수 #양민호 교수

2026.03.27  0  43 

(2025. 8. 7.) 보령시와 RISE 협약 체결…수소 산업 기반 지역혁신 선도

우리 대학이 충청남도 보령시와 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) 사업 업무협약을 체결하고 수소 산업 중심의 지역혁신 생태계 조성에 본격 나선다.    협약식은 6일(수) 보령시청에서 개최됐으며, 우리 대학과 건양대학교, 아주자동차대학이 함께 참여했다. 이번 협약을 통해 각 대학은 보령 지역의 산업 생태계 조성을 위한 긴밀한 협력체계 구축에 나설 예정이다.   △협약식에 참석한 (왼쪽부터) 김용하 건양대 총장, 김동일 보령시장, 김재일 대외부총장, 한명석 아주자동차대 총장이 기념사진을 촬영했다.    협약 주요 내용은 ▲머드 기반 K-뷰티 산업 생태계 조성 ▲수소 산업 육성 ▲모빌리티 융합형 산업 생태계 조성 등 보령시의 지역 전략 산업을 중심으로 구성됐다. 특히 우리 대학은 RISE 사업의 핵심 과제 중 하나로 보령시와 연계한 수소 산업 분야 활성화를 중점 추진하고 있다.    보령시는 기존 화력발전 산업기반을 수소 중심의 에너지로 전환하기 위해 수소 에너지의 생산-저장-활용 전 주기 산업 생태계를 지역에 정착시켜 나가고 있다. 우리 대학은 이에 발맞춰 ▲수소 산업 전문 인력 고도화를 위한 교육 인프라 구축 ▲수소 산업 전환을 위한 환경 조성 ▲산학 상생 협력을 통한 지역 산업 혁신을 협력하기로 했다.    김재일 대외부총장은 “지역의 특성과 산업적 수요에 맞춘 맞춤형 교육과 연구를 통해 대학의 사회적 책임을 다하겠다”라며 “산학협력을 기반으로 보령시가 수소경제 선도 도시로 도약할 수 있도록 적극 지원하고, 나아가 지역 발전 모델의 모범 사례가 되도록 적극 지원하겠다”라고 밝혔다.    한편, 경기도·충청남도의 지역혁신중심 대학지원체계(라이즈·RISE) 사업에 선정된 우리 대학은 2030년까지 총 5년간 사업비 548.5억 원을 투입해 지역산업 수요 기반 혁신 인재 양성에 나선다.   #단국대 #지역혁신중심대학지원체계 #RISE #라이즈

2026.03.26  0  40 

(2025. 1. 15.) 고성능 리튬 이차전지 양극재 개발을 위한 금속 원소 선별 기준 제시

그동안 우수한 성능의 리튬 이차전지를 개발하기 위해 전극 소재 내 원소를 교체해 왔다. 본 연구는 금속 원소의 교체 시 올리빈 양극재가 보이는 에너지밀도/충방전 속도/수명을 예측하여, 최적의 올리빈 양극재 개발 방안을 제시한다.   리튬 이차전지는 현재 에너지를 저장하는 대표적인 장치로, 전기차와 에너지 저장 시스템 시장의 성장과 함께 수요가 지속적으로 높아지고 있다. 그러나 리튬 이차전지를 구성하는 핵심 원료인 리튬은 매장량이 한정되어 있어, 같은 양의 리튬을 활용하더라도 보다 오랫동안 효율적으로 활용 가능한 우수한 성능의 전극 소재 개발이 요구되고 있다.   우수한 성능의 이차전지 전극 소재를 개발하는 대표적인 방법으로는 원소 치환이 있다. 한 예로, 상용화된 리튬인산철(LiFePO4) 올리빈 양극재의 산소 원소를 불소로 치환할 시, 에너지밀도와 수명, 그리고 충방전 속도가 동시에 향상된다고 알려져 있다. 이러한 경향에 힘입어, 리튬인산철의 성능을 최대한 끌어올릴 수 있는 새로운 금속 원소에 대한 연구들이 이어지고 있다.   그러나 기존 올리빈 양극재 연구들의 경우, 원소를 치환한 이후 향상된 성능을 정확히 정량화하기 어려웠다. 이는 양극재 성능 측정 시 과거 연구마다 다른 측정 조건(전압창 범위, 율속 등) 및 소재(분리막, 전해질, 음극 등)를 쓰며, 그 결과 측정된 성능에서 양극 자체의 성능을 분리하기 매우 어렵기 때문이다.   본 연구팀에서는 범밀도함수 및 분자동역학 계산이 양극재 자체의 성능을 높은 정확도로 예측 가능하다는 점에 착안하여, 금속 원소가 치환된 올리빈 양극재들의 에너지밀도, 수명, 그리고 급속충방전 성능을 분석하였다. 분석 결과 Mn, Fe, V 세 금속 원소들 중 Mn과 V는 작은 전압창 범위에서 안정적으로 급속충방전이 가능함을 밝혔으며, 반대로 큰 전압창 범위에서 짧은 기간 활용하는 이차전지에는 Fe 기반 올리빈 양극재가 상대적으로 더 적합함을 확인했다.   최용석 교수와 단국대 석사과정 송재인 학생이 진행한 이번 연구는 최근 에너지 소재 분야 전문 학술지 「Journal of Power Sources (2023년 IF=8.1)」에 2025년 1월에 온라인 게재되었다. 논문명은 「Unveiling the potential of lithium fluoride phosphate (Li2MPO4F, M = Fe, V, Mn) for the next generation of lithium-ion batteries: A comparative study based on first principles and molecular dynamic simulations (차세대 리튬 이차전지를 위한 리튬 플루오린 인산염 (Li2MPO4F, M = Fe, V, Mn)의 잠재성능 분석: 제일원리 및 분자동역학 시뮬레이션을 기반으로 한 비교 연구)」이다.   이번 연구는 2022학년도 단국대학교 대학연구비 지원을 받아 수행됐다. [그림 설명: 올리빈 양극재 내 금속 원소에 따른 성능 변화 비교] #단국대학교  #신소재공학과  #리튬배터리  #양극재  #에너지밀도 출처 : 과학기술대학 신소재공학과

2025.07.18  0  113 

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