이칠원 교수(화학과) 연구팀이 청색 OLED(유기 발광 다이오드)의 효율과 수명을 크게 개선한 신기술을 개발했다. △ 이칠원 교수(화학과) △ 유정열 연구교수(차세대디스플레이 혁신융합대학사업단) 스마트폰, TV 등 다양한 전자기기에 사용되는 OLED(유기 발광 다이오드) 가운데 청색 OLED는 짧은 수명과 안정성 문제로 ‘OLED 기술의 마지막 퍼즐’로 불리며 효율 개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존에는 주로 인광과 형광으로 색상을 구현했는데 최근에는 TADF(열활성화 지연 형광)가 차세대 OLED 핵심 기술로 주목받고 있다. TADF는 형광과 인광을 모두 활용하는 초형광 기술로 기존에 낭비되던 에너지를 다시 활용해 100%에 가까운 효율을 낸다는 장점이 있다. 하지만 짧은 수명과 높은 전류를 주입했을 때 발광 효율이 감소하는 문제가 있어 상용화가 어려웠다. △ 연구 모식도 연구팀은 기존의 TADF에 메틸과 터트-부틸 그룹을 도입한 새로운 감광체를 개발해 적용했다. 새로운 감광체는 초형광 OLED의 에너지 전이 효율을 높이고 삼중항 소멸을 억제해 기존 대비 4배 이상의 수명과 외부 양자 효율을 10% 이상 향상시켰다. 이칠원 교수는 “이 기술을 적용하면 OLED 소자의 광학적 특성을 유지하면서도 안정적인 설계 가능해 차세대 디스플레이 상용화에 전환점을 마련하는 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 연구논문은 화학공학분야 국제학술지인 「Chemical Engineering Journal (IF = 13.4)」 1월 호에 게재됐다. 논문명은 「Thermally activated delayed fluorescence sensitizer for high Förster energy transfer efficiency in blue hyper-fluorescent organic light-emitting diodes(청색 초형광 유기발광다이오드에서 높은 포스터 에너지 전이 효율을 위한 열 활성 지연 형광 감광제)」. 연구에는 유정열 차세대디스플레이 혁신융합대학사업단 연구교수가 공동저자로 참여했다. #단국대 #화학과 #이칠원 #차세대디스플레이 혁신융합대학사업단 출처 : 홍보팀

2026년 미래에너지 및 재료융합화학 분야 박사과정 복수학위 추진 지속 가능한 미래에너지 국제 연구협력 네트워크 구축 호주에서 가장 혁신적인 연구중심대학으로 손꼽히는 뉴캐슬대학(University of Newcastle)과 우리 대학이 미래에너지와 재료융합화학 분야 인재 양성을 위해 맞손을 잡았다. △ 안순철 총장이 뉴캐슬대 Alex Zelinsky(알렉스 젤린스키) 총장과 MOU를 체결하고 기념촬영을 했다. 안순철 총장은 지난달 26일(현지시간) 호주 뉴캐슬대학을 방문해 미래에너지 및 재료융합화학 분야 박사과정 복수학위 및 국제 연구협력 네트워크 구축을 위해 MOU를 체결했다. 협약식에는 안순철 총장, 화학과 최진호 석좌교수, 최고은 교수, 니리찬 사노즈 레지놀드 초빙교수와 뉴캐슬대 Alex Zelinsky(알렉스 젤린스키) 총장, Kent Anderson(켄트 앤더슨) 국제부총장, Ajayan Vinu(아자얀 비누) 석학교수, Alek Voninski(알렉 보닌스키) 국제처장 등이 참석했다. 양 대학은 이번 MOU를 통해 ▲미래에너지 및 재료융합화학 박사과정 복수학위 공동 운영 ▲학술교류 및 공동연구 네트워크 구축 등을 통한 연구 인프라 조성과 글로벌 인재 양성에 힘을 모은다. △ 안순철 총장은 뉴캐슬대 GICAN/HMRI/NIER 대학 부설 연구소를 방문해 Alex Zelinsky(알렉스 젤린스키) 총장과 학술·연구 혁신 플랫폼 고도화에 관한 실질적인 협력 방안을 논의했다. △ 심포지엄에는 뉴캐슬대 교수 및 연구원이 약 40여명 참석해 우리 대학과의 공동연구와 박사과정 공동학위에 대해 큰 관심을 보였다. 안 총장은 수년간 R&D 협력을 이어온 뉴캐슬대 부설 연구소 ▲GICAN(Global Innovative Centre for Advanced Nanomaterials, 첨단 나노소재 글로벌 혁신센터) ▲HMRI(Hunter Medical Research Institute, 헌터 의학 연구소) ▲NIER(Newcastle Institute for Energy Resources, 뉴캐슬 에너지 자원 연구소)를 방문해 학술·연구 혁신 플랫폼 고도화에 관한 실질적인 협력 방안을 논의했다. 이어 국제 연구협력 네트워크 구축을 위한 공동 심포지엄도 개최됐다. 심포지엄에는 뉴캐슬대 교수 및 연구원이 약 40여명 참석해 우리 대학과의 공동연구와 박사과정 공동학위에 대해 큰 관심을 보였다. 차세대 에너지 분야 권위자인 Ajayan Vinu(아자얀 비누) 석학교수의 「GICAN에서의 바이오-나노 연구」 기조발표를 시작으로 ▲Thava Palanisami(타바 팔라니사미) 교수의 「EPIC 프로젝트 기반의 바이오 혁신 연구 및 상업화」 ▲최진호 석좌교수의 「저차원 하이브리드 소재의 치료 기능」 ▲최고은 교수의 「약물전달시스템을 활용한 붕소 중성자 포획 치료 연구」 등의 발표가 진행됐다. 한편 1965년 개교한 호주 뉴캐슬대는 NSW(New South Wales)에 위치한 공립대학이다. 뉴캐슬대는 영국 글로벌 평가 기관인 QS(Quacquarelli Symonds)가 발표한 「2025 QS세계대학평가」에서 ▲세계 랭킹 179위 ▲호주(국내) 10위를 기록했다. 또한 탄소중립 차세대 에너지 및 재료화학 분야에서 QS 세계 랭킹 30위권에 드는 연구중심대학이다. 재학생은 총 3만 8천여 명이며, 생명과학·공학·환경학·의료 분야에서 두각을 드러내고 있다. #단국대 #호주 #뉴캐슬대학교 #미래에너지 #재료융합화학 출처 : 홍보팀

문현준 센터장(에너지빅데이터연구센터, 건축학부)이 지난 18일 산업통상자원부가 주최한 ‘2024 한국에너지대상’에서 에너지 효율 향상과 친환경 기술 개발에 기여한 공로로 대통령 표창을 수상했다. △ 문현준 교수(오른쪽)가 '2024 한국에너지대상'에서 대통령표창을 수상했다. 한국에너지대상은 △온실가스 감축 △재생에너지 확대 △에너지 산업 발전에 기여한 개인과 단체를 매년 선정해 시상하는 국내 에너지 분야 최고 권위 포상이다. 문 교수는 건물 에너지 절감을 위해 AI 기반 지능형 건물에너지환경관리시스템(이하 iBEEMS) 연구에 매진해 왔다. iBEEMS 시스템은 인공지능 기반으로 관리자 개입 없이 건물 에너지를 효율적으로 관리해 쾌적한 실내 환경을 유지하도록 설계됐다. 문 교수는 미국 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL)와의 국제 공동연구를 통해 세계적인 에너지 기술 발전과 국내 연구의 국제적 경쟁력 강화에 크게 기여해 대통령표창 수상자로 선정됐다. 문 교수는 "지속적인 연구를 통해 에너지 분야에서 성과를 인정받아 기쁘다"라며 "앞으로도 에너지 효율과 친환경 기술 발전에 기여하는 연구에 매진하겠다“라고 소감을 밝혔다. #단국대 #한국에너지대상 #대통령표창 #문현준교수 #건축학부 출처 : 홍보팀

이병선(고분자시스템공학부)교수팀이 고용량 리튬금속전지 수명을 기존보다 78% 향상시킨 호스트를 개발했다. 호스트란 리튬을 저장하는 공간이다. 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지의 음극재를 흑연이 아닌 리튬으로 대체한 것. 리튬은 현재까지 알려진 음극재 중 최상급의 에너지 밀도(기존 대비 10배)를 가지며, 부피를 획기적으로 줄여 이차전지에 가장 적합한 소재로 주목받고 있다. △ 이병선 교수 연구팀 사진[(왼쪽) 제1저자인 구은모 석사생과 (오른쪽) 이병선 교수] 고에너지밀도 전지 및 전고체전지의 음극재로는 리튬금속이 가장 많이 연구되고 있다. 하지만 리튬금속은 충·방전을 거듭할수록 리튬 표면에 나뭇가지 모양으로 리튬이 수직으로 자라나는 일명 ‘수지상(dendrite)성장’이 발생해 전지의 수명과 안정성을 위협해 왔다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 리튬 음극재에 3차원 은/탄소 나노섬유 호스트를 도입했다. 수지상 형성을 억제하기 위해서는 단위 면적당 전류밀도를 낮춰야 하는데 3차원 은/탄소 나노섬유 호스트를 도입해 면적을 증가시켰다. 또한 리튬과 친화도가 우수한 은나노입자로 면적 증가 효과를 높였다. 이에 더해 연구팀은 리튬 친화도가 낮은 백금 코팅층을 분리막에 도입했다. 수지상은 통상 수직적으로 전착되는데, 백금 코팅층 분리막 도입으로 은/탄소 나노섬유에 수평적이며 조밀하게 호스트가 형성되는 것을 확인했다. △수직적 리튬 전착으로 짧은 수명의 대조군 (아래쪽)과 연구팀 개발한 호스트를 적용해 78% 수명이 향상된 리튬금속전지 연구팀은 호스트가 리튬금속전지의 수지상 성장을 억제하고 전기적 단락 및 폭발과 화재에 억제 효과가 있다는 것을 입증했다. 또한 고체-전해질 중간상(SEI) 형성을 억제해 리튬금속 전지의 수명도 대폭 개선했다. 또한 연구팀은 호스트를 통해 현재 상용화된 양극보다 더 높은 단위면적당 중량 및 용량을 가진 양극((≥5 mA h cm–2)과 완전지(full-cell)를 구성하여 리튬금속전지 수명을 78% 높이는 데 성공했다. 이병선 교수는 “이번 성과는 상용화된 카보네이트 전해질에서 고용량 리튬금속전지 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 호스트를 구현했다”라며 “이차전지 시장에 리튬금속전지 상용화를 앞당기는데 기여할 수 있는 기술로 의미가 크다”라고 밝혔다. 연구논문은 재료과학 및 다학제 연구분야 상위 5.5% (JCR, 2023년 기준)인 국제 저명 학술지 「ACS Nano(2023년 IF=15.8」 2024년 10월에 온라인 게재됐다. 논문명은 「Tailoring Lithium Horizontal Deposition for Long-Lasting High-Loading NCA (≥5 mA h cm–2)||Lithium–Metal Full Cells in Carbonate Electrolytes (카보네이트 전해질 기반 고용량 NCA (≥5 mA h cm–2)||리튬금속 완전지 구동을 위한 리튬 수평 전착 거동 설계)」. 한편 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업 기본연구와 중견연구, 미래모빌리티분야 핵심기술을 위한 글로벌 인재양성사업 및 삼성SDI 지원을 받아 진행됐다. #단국대 #학술 #이병선교수 #고분자시스템공학부 #리튬금속전지 #삼성SDI #한국연구재단 출처 : 홍보팀

△ 최용석 교수(신소재공학과) 최용석 교수(신소재공학과) 연구팀이 고려대 이재철 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 정경윤 박사와 공동으로 차세대 꿈의 배터리라 불리는 ‘전고체 배터리’의 이온전도도를 높일 수 있는 기술을 개발했다. 일반적으로 2차전지는 전해질이 배터리의 양극과 음극으로 이온을 이동시켜 전력을 생산한다. 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 배터리와 고체 전해질을 사용하는 전고체 배터리 등으로 구분된다. 액체 전해질 사용하는 가장 대표적인 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높고 수명이 길어 전기자동차, 스마트 기기 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 외부의 충격이나 변형으로 분리막이 손상되면 화재와 폭발의 위험이 있다. 전고체 배터리는 충방전에 필요한 전해질을 고체로 사용하며 분리막이 없어 화재·폭발의 위험성이 낮고 에너지 밀도가 높아 ‘꿈의 배터리’로 불린다. 그러나 리튬 이온을 전달하는 이온전도 속도가 느려 상용화에 걸림돌이 되어왔다. 따라서 관련 업계에서는 전고체 배터리의 이온전도도를 높이는 기술 개발에 많은 연구가 이루어지고 있다. △ 이종원소 치환을 통한 황화물계 고체전해질의 리튬 확산 거동과 이온전도도 변화 연구팀은 두 종류의 황화물계 고체 전해질인 황화물(황화 리튬, 오황화인, 게르마늄 이황화물)과 염화물(염화게르마늄, 염화은)의 분말을 고열에서 합성해 높은 이온전도도를 보이는 고체 전해질을 개발했다. 연구팀이 개발한 고체 전해질은 기존 재료 대비 50~80%까지 향상된 이온전도도(2.39, 12.4 mS/cm)를 보여 기존의 액체 전해질과 비슷한 이온전도도(~10 mS/cm)를 보였다. 또한 연구팀은 머신러닝 기반의 원자 모델링 기법을 활용해 원자구조를 다차원적인 나노 구조 단위로 계산했다. 이를 통해 개발한 전해질의 이온전도도가 향상된 원인과 고체 전해질의 이온전도도를 높이는 효과적인 이종 원소 선정 방법도 제시했다. 최 교수는 “이번 연구는 전고체 배터리 개발에 걸림돌이 되어 왔던 이온전도도를 개선해 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대된다”며 “앞으로 고체 전해질의 안정성, 기계적 물성 등 다양한 특성들을 연구해 전고체 배터리에 최적화 시키는 연구를 수행해 나갈 것”이라고 밝혔다. 최 교수가 제1저자로 참여한 이번 연구는 최근 에너지 및 연료 분야 국제 저명 학술지 「카본 에너지(Carbon Energy, IF : 19.5)」 에 연이어 두 편이 게재됐다. 논문명은 「Exploring dopant-enhanced ionic conductivity of AgCl-doped Li 7 P 3 S 11 solid electrolytes: Integrating synchrotron Rietveld analysis, DFT, and ANN-based molecular dynamics approaches (AgCl 도핑 시 Li7P3S11고체전해질의 이온전도도 향상 거동 분석」과 「Li-ion transport mechanisms in Ge/Cl dual-doped Li 10 GeP 2 S 12 solid electrolytes: Synergistic insights from experimental structural characterization and machine-learning-assisted atomistic modeling (Ge/Cl 이중 도핑 시 Li 10 GeP 2 S 12 고체전해질의 Li 확산 기구」이다. 이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 지역혁신 선도연구센터(RLRC) 사업인 “지속가능한 수소 생산-변환 에너지 생태계(SEHPc)”의 지원을 받아 수행됐다. #단국대 #신소재공학과 #최용석 교수 #이온전도도 #리튬배터리 출처 : 홍보팀

최영봉 교수 연구팀(코스메디컬소재학과)이 고려대 조진한, 정윤장 교수팀, 강원대 권정훈 교수와 공동으로 바이오 연료전지(Biofuel Cell)의 성능을 획기적으로 향상시킨 고성능의 직물형 바이오 연료전지를 개발했다. △최영봉 교수(코스메디컬소재학과, 공동교신저자) △서태원 박사과정생(화학과, 공동 저자) 바이오 연료전지는 포도당을 산화시킬 때 생성되는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 생체 친화형 전지이다. 심박조율기, 신경 자극기, 약물 전달 펌프를 비롯한 이식용 바이오메디컬 기기의 전력 공급원으로 활용된다. △연구팀은 전자전달 매개체를 가교제 없이 효소와 금속 나노입자로 결합하는 어셈블리 방법을 활용해 고성능 직물형 바이오 연료전지를 개발했다. 기존의 바이오 연료전지는 촉매 역할을 하는 효소가 전자를 전달하는 매개체에 제대로 고정되지 않아 시간이 지나면서 효소가 떨어지는 문제가 발생했다. 이와 같은 문제는 전력 생산 효율과 생체 내에서 구동 안정성을 낮춰 실제 응용에 걸림돌이 되었다. 최 교수는 이러한 문제점을 해결하고자 전도성 직물 지지체 표면에 금속 나노입자를 결합해 효소를 고정하는 새로운 조립 매커니즘을 개발했다. 새롭게 개발된 직물형 바이오 연료전지는 기존 방식의 전지에 비해 전류 생성 성능이 80% 이상 증가했고 전력 생성 성능은 8배 이상 증가시켰다. 또한 유연성 및 물리적 특성이 높아 일반적으로 이용되는 의료기구인 주사기 바늘, 카테터, 스텐트 등에 사용이 가능하다. △ 최영봉 교수가 참여한 논문이 에너지 분야 국제 저명 학술지인 「Advanced Energy Materials」 7월호에 저널 표지(Front Cover Image)로 선정됐다. 최 교수는 “이번에 개발한 바이오 연료전지는 기존에 비해 높은 성능을 요구하는 고성능 바이오센서나 생체 삽입형 의료기기의 전력 공급원으로 폭넓게 사용될 것으로 기대된다”며 “웨어러블 및 인체삽입형 소자 시장에 새로운 플랫폼을 제공할 것이라 기대한다”고 했다. 이번 연구는 국제 저명 학술지인 어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials, IF =27.8) 7월 호에 표지(Front Cover Image)로 선정되었다. 논문명은 「A Hybrid Biofuel Cell with High Power and Operational Stability Using Electron Transfer-Intensified Mediators and Multi-Interaction Assembly(높은 출력과 작동성을 갖춘 하이브리드 바이오연료전지, 전자 전달 강화 매개체를 이용한 안정성 및 다중 상호 작용 어셈블리)」. #단국대 #코스메디컬소재학과 #화학과 #연료전지 출처 : 홍보팀

고체산화물 연료전지 열화현상 제어, 초기 성능대비 160% 효율 향상 서한길 교수(신소재공학과) 연구팀이 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) Harry L. Tuller 교수와 공동으로 차세대 에너지 시스템으로 각광받고 있는 고체산화물 연료전지의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술을 개발했다. △ 서한길 교수 연료전지는 화학물질을 연료로 사용해 전기에너지를 발생시키는 장치를 말한다. 높은 발전 효율을 보이며 오염물질 배출이 적어 차세대 에너지 시스템의 대표주자로 꼽힌다. 그 중, 세라믹 기반의 고체산화물 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)는 고온에서도 안정적으로 작동하는 안정성과 경제성으로 업계의 관심을 받으며 활발한 연구가 이루어지고 있다. 고체산화물 연료전지는 수소뿐만 아니라 다양한 연료를 사용할 수 있으며 현존하는 연료전지 가운데 가장 높은 변환 효율을 가지고 있다. 또한 전기와 열을 동시에 활용할 수 있어 이동형 전원장치부터 대형 발전소까지 적용의 폭이 매우 넓은 장점이 있다. 그러나 연료전지는 섭씨 700℃ 이상의 고온에서 작동하기 때문에 장시간 구동 시 세라믹 전극 표면이 열화되어 연료전지 효율이 크게 감소한다는 단점이 있어 상용화에 큰 걸림돌이 되어왔다. △ 세라믹 표면 산도 개념을 이용해 열화된 연료전지 성능의 완전한 회복을 보여준다. 서한길 교수팀은 칼슘을 활용해 연료전지 전극표면의 열화현상을 획기적으로 개선하는 기술을 개발했다. 작동 중 외부 불순물에 의해 산성화된 전극 표면에 염기성 첨가제인 칼슘을 침투시켜 40% 이상 열화된 연료전지의 출력을 완전히 회복시켰을 뿐만 아니라 초기 성능 대비 160%까지 성능을 향상시켰다. 서 교수는 "이번 연구는 연료전지의 고질적인 전극 성능 저하 문제를 해결하여 연료전지 수명을 재연장시키는 데 중요한 의미를 제공했다"라며 "연료전지뿐만 아니라 다양한 에너지 변환 및 저장 기술에 중요한 영향을 미칠 전망이다"라고 밝혔다. 서 교수가 제1저자 및 공동교신으로 참여한 이번 연구는 환경 공학 분야 국제 저명 학술지 '어플라이드 카탈리시스 비: 인바이러멘트 & 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy, IF :22.2)‘ 에 5월 10일 자로 온라인 게재됐다. 논문명은 「Reversal of chronic surface degradation of Sr(Ti,Fe)O3 perovskite-based fuel cell cathodes by surface acid/base engineering(표면 산/염기 공학을 통한 Sr(Ti,Fe)O3 페로브스카이트 기반 연료전지 전극의 고질적 표면 열화 회복」. 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 해외우수연구기관 협력허브 구축사업 및 한국연구재단-나노 및 소재 기술개발사업의 지원으로 수행됐다. #단국대 #신소재공학과 #MIT #연료전지 #서한길 출처 : 홍보팀