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- 작성자이솔
- 작성일2025-01-10
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2024학년도 산학연협력 성과확산 축제 ‘2024 AJOU Tech-Verse Festa’가 지난 12월 16일부터 20일까지 열렸다.‘2024 AJOU Tech-Verse Festa’는 교육부와 한국연구재단이 주최하고 아주대학교 LINC 3.0 사업단이 주관하는 산학연협력 성과 확산 축제로서 산학연협력 혁신 생태계 AJOU Tech-Verse 구축 및 성과 확산을 위해 마련됐다.이번 행사는 ▲LINC 3.0 성과확산 전시 ▲성과 전시물 좋아요 투표 이벤트 ▲산학연협력 Connecting Star 성과발표 및 시상식 등으로 구성되어, 대학 구성원뿐 아니라 유관 기업과 지차제 관계자들도 함께 참여했다.올해 성과확산 전시는 오픈창의플랫폼 ACOT에서 온라인으로 진행되었으며, 2024년 2학기 산학연계교육(Dynamic-PBL, 창업, 표준현장실습, 캡스톤디자인) 성과물 48개 작품이 전시되었다. 행사 기간 동안 약 100여 명이 우수작품을 선정하는 투표 이벤트에 참여했다.20일 오후에는 약 400명의 인원이 참석한 가운데, 지난 한해 산학교육, 기업협업 분야에서 활발한 활동을 보인 기관·기업, 교직원 그리고 산학연 협력 사업 및 성과 창출에 기여한 부서 등에 대한 ‘2022 아주 테크-버스 어워즈(AJOU Tech-Verse Awards) - 산학연협력 커넥팅 스타(Connecting Star)’ 시상식이 열렸다. 이와 함께 Dynamic-PBL 교과목, 창업교육, 현장실습, 캡스톤디자인 산학연계 교육과정 분야에서 우수한 활동을 보인 학생들에 대한 부문별 시상인 ‘산학협력 우수학생 시상식’이 진행됐다. 환영사에서 최기주 총장은 “앞으로도 교육, 연구, 기술사업화 등 다양한 영역에서 산학연협력을 선도하는 대학으로 나아갈 것”이라며 “아주대학교의 특화 분야를 중심으로 대학과 기업이 만날 수 있는 다양한 기회를 마련하기 위해 최선을 다하겠다”고 전했다.# 2024 산학연협력 교육 성과 전시 바로가기: https://linc.ajou.ac.kr/acot/산학연 협력 우수 교원(ICC 부문)산학연 협력 우수 교원(교육 부문)산학연 협력 우수학생
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- 작성자손예영
- 작성일2025-01-10
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아주대 연구진이 미세유체 채널을 활용해 이차전지 소재로 활용되는 비 구형 흑연 입자를 정밀하게 측정하는 기술을 개발했다. 이를 활용하면 복잡한 화학 처리를 거치지 않고 흑연 입자의 형상 제어만으로도 배터리의 수율 및 성능 향상을 이끌어 낼 수 있을 것으로 기대된다. 김주민 교수(화학공학과·대학원 에너지시스템학과)와 황종국 교수(화학공학과) 연구팀은 십자 형태의 미세유체 채널을 활용해 비 구형 흑연 활물질의 형상을 정량적으로 측정하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 더불어 배터리 대량 생산 공정에 활용되는 전극 슬러리의 안정성을 높이면서, 배터리의 충·방전 특성을 동시에 만족시키는 음극 형상 조성을 제안했다. 해당 내용은 ‘점탄성 입자 집속법 기반 미세유체 채널을 활용한 리튬 이온 배터리용 비 구형 흑연 입자의 형상 분석(Microfluidic Shape Analysis of Non-spherical Graphite for Li-Ion Batteries via Viscoelastic Particle Focusing)’이라는 제목으로 나노 및 재료 과학 분야 국제 저명 학술지인 <스몰(Small)>의 11월 권두삽화(frontispiece)로 게재됐다. 이 연구는 아주대 연구팀이 주도했고, 서울대와 한경대·미국 조지아공과대학(Georgia Institute of Technology) 연구팀이 함께 참여했다. 아주대 김주민·황종국 교수가 공동 교신저자로, 아주대 박지인 석사과정생이 제1저자로 함께 했다. 최근 전기 자동차의 수요가 증가하면서, 리튬이온 배터리가 에너지 저장 매체로 주목받고 있다. 전기차의 주행 거리를 확대하고 충전 시간을 줄이기 위해, 산업계와 학계에서는 배터리의 성능을 높이기 위한 여러 연구를 진행하고 있다. 리튬이온 배터리는 크게 음극, 양극, 분리막과 전해질로 구성된다. 충전 시 리튬 이온과 전자는 양극에서 음극으로 이동해 에너지를 저장하며, 방전 시 음극에서 양극으로 이동하며 에너지를 방출한다. 양극과 음극 제조에 사용되는 활물질(Active material)의 용량과 특성이 특히 배터리 성능에 직접적 영향을 미친다. 그중 음극의 활물질로는 흑연(Graphite)이 주로 사용되고 있다. 흑연은 단가가 저렴하다는 경제적 이점 외에, 리튬 이온의 삽입·탈리(de-/lithiation) 전압이 낮아 배터리의 에너지 밀도를 높이며, 상대적으로 이론적 용량(372mAh/g)이 높아 많은 양의 리튬 이온을 안정적으로 수용할 수 있다는 장점이 있다. 최근 산업계에서는 천연 흑연과 인조 흑연을 혼합하거나, 흑연의 입자 크기와 형상을 최적화해 배터리의 에너지 밀도와 경제성을 높이는 데 주력하고 있다. 이에 따라 흑연 입자의 형상, 특히 흑연 측면(edge plane)의 크기(size)와 형태(shape)를 정량적으로 측정하고 분석하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 배터리가 충전될 때 리튬 이온이 흑연의 측면을 통해 그래핀 층 사이로 들어가게 되므로(stagging effect), 흑연 입자 측면의 형태가 배터리의 충·방전 성능에 크게 영향을 줄 수밖에 없어서다. 리튬 이온 배터리 연구에서 흑연의 정량적 형상 측정의 중요성을 나타내는 모식도하지만 기존의 입자 분석 기법으로는 흑연 개개의 입자를 정량적으로 측정하기가 어려웠으며 특히 주사전자현미경(SEM)과 같이 평평한 시편 위에 샘플을 올려 측정하는 방법으로는 공같이 둥그런 형태가 아닌 비 구형(非 球形) 입자의 측면을 관찰할 수 없다는 문제가 있었다. 이로 인해 비 구형 입자 측정을 위한 새로운 기법 개발의 필요성이 대두됐다. 이에 아주대 공동 연구팀은 바이오 및 제약 분야에서 주로 사용되어온 ‘미세유체소자 기술’을 비 구형 입자의 형상 분석에 적용했다. 연구팀은 실험의 개념 입증을 위해 활물질로 구상화된 천연 흑연(spherical natural graphite)과 대조군으로 평판 형상의 볼밀 흑연(ball-milled graphite)을 사용했다. 연구팀은 점탄성 고분자 수용액을 사용, 점탄성 입자 집속법을 통한 입자 개개의 분석을 실현했다. 또한 십자 형태의 채널을 사용해 채널 내부에서 발현되는 평판 신장 유동장과 압축 유체 흐름을 이용해 흑연 입자의 측면으로의 회전과 정렬을 유도, 비 구형 입자의 측면을 관찰할 수 있도록 했다. 연구팀은 이를 통해 흑연 입자의 크기와 형상의 정량적 차이가 배터리 음극 슬러리의 유변학적 물성에도 차이를 가져온다는 것을 확인했다. 특히 판상형에 가까운 흑연 활물질일수록 음극 슬러리에서 강한 항복 응력(yield stress)을 보여 슬러리의 분산 안전성을 유지할 수 있다는 점을 확인했다. 흑연 음극 슬러리(slurry) 의 유변학적 물성이 흑연의 크기와 형상에 따라 변화한다는 것은 잘 알려진 사실이며, 슬러리의 유변 물성 조절을 통해 전극 가공을 최적화해 전극 코팅 공정에서 발생하는 결함을 줄일 수 있다. 전극 코팅 공정은 배터리의 수율을 좌우하는 가장 중요한 공정으로 꼽힌다. 즉 흑연의 측면 형상 분석을 활용하면 배터리의 충·방전 성능 향상과 대량 생산이라는 두 가지 장점을 함께 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 또한 슬롯-다이 코터(slot-die coater)를 활용한 음극 코팅 과정에서 흑연의 형상에 따라 전극의 미세구조 형성에도 차이가 발생함을 확인했다. 연구팀은 이러한 미세구조의 차이가 배터리의 에너지 밀도와 충·방전 성능에도 영향을 미친다는 것을 흑연 음극 반쪽 전지의 전기화학적 성능 평가를 통해 밝혔다. 김주민 아주대 교수는 “기존 바이오 및 제약 분야에 주로 사용되던 미세유체 소자 기술을 리튬 이차 배터리 연구에 적용, 흑연 입자의 측면 형상을 성공적으로 측정했다는 것이 중요한 의미”라며 “더불어 흑연의 전기·화학적 성능 연구와 비교해 그동안 주목받지 못했던 흑연의 형상 측면이 배터리의 생산 공정과 성능에 미치는 영향을 통합적으로 평가할 수 있었다”라고 설명했다. 김 교수는 이어 “리튬 이온 전지에 사용되는 흑연 활물질의 품질 관리를 통해 배터리 대량 생산 과정에서의 결함 발생 빈도를 줄이고, 수율을 높일 수 있을 것으로 기대하며 궁극적으로는 배터리 성능 향상을 위한 연구에 초석이 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단 기본연구, 우수신진연구 사업 및 선도연구센터 사업의 지원을 받아 수행됐다.* 위 사진 - 아주대 연구팀의 성과와 관련한 이미지를 담은 국제 저명 학술지 <스몰(Small)>의 11월 권두삽화(frontispiece)
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3545
- 작성자이솔
- 작성일2025-01-10
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3543
- 작성자이솔
- 작성일2025-01-09
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- 작성자이솔
- 작성일2025-01-07
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- 반도체 산업의 기술적 한계 돌파할 새로운 금속물질- 금속과 반대 특성 갖는 비정질 준금속 나노박막, 세계 최초 실험적 입증아주대 오일권 교수팀이 기존에 알려진 금속과는 완전히 다른 성질을 가진 새로운 비정질 준금속 나노 극초박막 물질을 개발하는 데 성공했다. 그동안 이론 연구로만 존재했던 미지의 물질에 대해 처음 실험적으로 입증해 낸 것으로, 앞으로 차세대 반도체의 원천기술로 활용될 수 있을 전망이다.오일권 교수(지능형반도체공학과·전자공학과) 국제 공동 연구팀은 반도체 배선 물질로 사용되는 극초박막에서 비저항이 작아지는 차세대 금속 물질을 개발했다고 밝혔다. 이 위상 준금속 물질은 박막의 두께가 줄어듦에 따라 비저항이 증가하는 기존 금속들과는 반대로, 박막의 두께가 줄어듦에 따라 비저항이 급격히 줄어드는 특성을 보인다. 해당 내용은 ‘극초박막 비정질 NbP 준금속 내 표면 전도와 전기 비저항의 감소(Surface Conduction and Reduced Electrical Resistivity in Ultrathin Non-Crystalline NbP Semimetal)’라는 제목으로 글로벌 저명 학술지인 <사이언스(Science)> 1월호에 게재됐다. 미국 스탠포드대학 전자공학과의 에릭 팝(Eric Pop) 교수· 아시르 인티자르 칸(Asir Intisar Khan) 박사가 함께 참여했다. 우리 학교 원병준 석사 졸업생(지능형반도체공학과)이 공동저자로 함께 참여했다. 아주대 연구팀은 물질 합성과 메커니즘 및 물성 연구를 수행했고, 스탠포드대 연구팀은 물질 합성과 전기적 특성 연구를 맡았다.반도체의 주요 공정 중 하나인 금속 배선(Metallization)은 반도체 칩 안에 있는 단위 트랜지스터 소재를 연결하는 공정이다. 마치 옹기종기 모여있는 마을과 마을, 집과 집 곳곳을 연결하는 도로와 같아, 수 cm 수준의 반도체 칩 한 개에 100km에 달하는 금속 배선 물질이 사용된다. 이 금속을 통해 전자가 흘러 정보를 저장하거나 연산해 하나의 칩으로 구동된다. 모든 금속은 비저항(Resistivity) 값을 가지며, 이는 물질 고유의 특성으로 알려져 있다. 그러나 수 나노미터(nm) 단위의 극초박막에서는 다른 현상이 나타난다. 반도체 소자의 크기가 줄어듦에 따라, 금속 배선의 선폭도 지속적으로 작아지는데, 이에 현재 개발된 수준의 반도체 소자는 전자가 충돌까지 걸리는 거리인 자유행정거리(Electron Mean Free Path, EMFP) 보다도 선폭이 작아진 상황에 놓였다. 때문에 미세화된 배선에서는 전자가 부딪칠 확률이 높아지고, 결국 비저항 값이 비약적으로 상승하게 된다. 이에 반도체 소자의 미세화에 발맞춰 더 낮은 비저항을 갖는 금속 물질을 찾는 것이 산업계와 학계의 화두다. 반도체의 금속 배선 물질로 주로 사용되어온 구리(Cu)뿐 아니라 최근 구리를 대체하는 물질로 제시되어 온 몰디브데넘(Mo) 또는 루테늄(Ru) 등의 물질 역시 한계를 보이고 있다. 이 물질들 역시 특정 두께 이하에서는 비저항이 급격히 증가하는 특성을 가지고 있어, 당장은 구리를 대체할 수 있다고 해도, 결국에는 또 다른 신물질이 필요한 상황이다. 아주대 공동 연구팀이 개발한 새로운 비정질 준금속 나노 극초박막 물질을 설명하는 그림. 사파이어 결정층(갈색)과 Nb 결정층(주황색) 위에 NbP 비정질층(보라색)이다.이미지 출처 <사이언스(Science)>이에 더해 특정 물질을 새로이 반도체 공정에 도입하기 위해서는 수 백억원에서 수 조원 단위의 투자금이 소요되기에 월등한 성능을 가진 물질에 대한 수요가 높을 수밖에 없다. 아주대 연구팀이 세계 최초로 개발한 위상 준금속 물질은 기존 금속들과는 정반대로 극초박막에서 비저항이 오히려 작아지는 특성을 보인다. 또한 현재 반도체 공정에 적용할 수 있을 정도로 호환성이 월등하다. 성장 온도가 400도 미만의 저온이며, 일반적 금속이 가지는 결정질의 단결정이나 다결정 형태의 박막이 아닌, 비정질 형태의 박막임에도 비저항 역행 현상이 나타나기 때문이다. 대부분 금속의 경우 비정질이 아닌 결정질 형태가 전자를 수송하기에 용이하고 비저항도 훨씬 낮다고 알려져 있다. 이에 반도체 배선 공정에서도 다결정 형태의 금속 박막을 이용하고 있다. 비정질을 결정질 형태로 만들기 위해서는 금속 박막을 증착한 후, 고온에서의 열처리 후속 공정이 필요하다. 그러나 아주대 연구팀이 새로 개발한 물질은 비정질 물질로 별도의 고온 공정이 필요하지 않다. 즉 새로운 준금속 물질은 적은 비용으로 쉽게 구현할 수 있는 비정질 형태이며 저온 공정이 가능하다는 점에서, 반도체 배선 물질에 실제 활용하기 위해 가장 큰 문제가 되는 두 산을 넘었다는 의미를 가진다. 아주대 연구팀은 이에 대한 후속 연구로 원자층 증착 공정 기반의 위상 준금속 공정을 개발하는 중이다. 원자층 증착법은 물리 기상 증착법에 비해 원자 단위로 박막의 두께를 조절할 수 있어 미세화에 더 적합하다. 이에 상용화에 더 가까운 기술로 평가받고 있다. 오일권 아주대 교수는 “과학자로서 ‘왜?’라는 호기심을 놓치지 않고 꾸준히 새로운 분야에 대한 연구를 이어왔다”며 “그동안 시도된 적 없는 연구를 통해, 완전히 새로운 물질에 대해 처음으로 실험적으로 입증해 냈다는 점에서 의미 있는 성과”라고 전했다. 오 교수는 이어 “이번 연구를 통해 확보한 신개념 금속 물질은 한계에 직면한 미래 반도체 기술의 돌파구가 될 수 있다”라며 “미래 반도체 산업의 주도권을 선점할 원천기술로 활용될 수 있을 뿐 아니라, 응용 가능성이 무한하다”라고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구와 아주대학교 신임 교원 정착연구비 지원을 받아 수행됐다.연구 내용을 설명하는 오일권 아주대 교수아주대 클린룸에서 준금속 웨이퍼 제작 공정을 설명하는 오일권 교수(사진 왼쪽)* 제일 위 사진 - 아주대 오일권 교수팀이 개발한 새로운 비정질 준금속 나노 극초박막 물질을 적용한 반도체 소자. 반도체 소자의 미세화에 따라 더 낮은 비저항 금속 물질을 필요로 하는 반도체 업계에서, 미래 기술을 선도할 새로운 원천기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. # 영상 바로가기
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3539
- 작성자이솔
- 작성일2025-01-06
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국제대학원 ‘2024학년도 전기 학위수여식’이 지난 27일 율곡관 강당에서 열렸다. 방글라데시를 비롯한 9개 나라에서 온 외국인 학생 69명이 졸업했다.학위수여식은 학위수여 보고를 시작으로 ▲장병윤 국제대학원장 축사 ▲주한 필리핀 대사 축사(영상) ▲주한 파키스탄 대리대사 축사 ▲주한 라오스 공관차석 축사 ▲학위 수여 ▲시상 ▲졸업생 대표 답사 순서로 진행됐다. 국제대학원 각 학과 학과장과 파키스탄, 라오스, 우즈베키스탄, 방글라데시, 인도네시아 대사관 관계자들이 함께 자리해 졸업생들에게 축하를 전했다. 국제대학원은 이번 졸업식에서 국제경영학과를 포함한 4개 학과에서 졸업생 69명을 배출했다. 졸업생들은 방글라데시, 네팔, 우즈베키스탄 등 9개국에서 온 학생들이다. 학과별로는 국제경영학과 24명을 비롯해 국제통상학과(13명), 시민사회학과(22명), 국제개발협력학과(10명)에서 졸업생이 나왔다.장병윤 국제대학원장은 축사를 통해 “아주대학교 국제대학원은 사랑과 변화의 시작점"이라며 “졸업생 여러분이 자기 자신을 사랑하고, 더 나은 세상을 위해 공동체를 변화시켜 나가기를 바란다”라고 전했다.한편 졸업생을 대표해 총장상을 수상한 방글라데시 국적의 배검 에스케이 엠에스티 루바나(Begum Sk Mst Lubana) 학생이 답사를 맡았다.그는“아주대 국제대학원에서의 학문적 여정이 의미 깊었고, 졸업생 여러분들의 성공을 축하함과 동시에 전세계의 고통받는 사람들은 잊어서는 안된다는 이야기를 전하고 싶다”라며 “다음 세대의 리더로서 더 나은 세상을 만들어가는데 기여해 나가자”라고 말했다.2024학년도 전기 국제대학원 학위수여식 수상자 명단은 다음과 같다.◆총장상국제통상학과 BEGUM SK MST LUBANA (방글라데시)◆원장상국제경영학과 KHADKA SACHINA (네팔)국제개발협력학과 DANGOL SHRESTHA AARATI (네팔)시민사회학과 YOSAFAT BATARA BONATUA (인도네시아) ◆우수논문상시민사회학과 KEOVICHITH CHINTANAPHONE (라오스)
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3537
- 작성자손예영
- 작성일2025-01-03
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- 작성자손예영
- 작성일2024-12-31
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- 작성자이솔
- 작성일2024-12-27
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우리 학교 서형탁 교수팀이 우수한 전기화학적 특성을 가진 복합 나노 신소재를 개발했다. 이 신소재는 미래 에너지 저장 기술인 슈퍼 커패시터와 수소 생산용 양극에 모두 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과, 사진 왼쪽)는 전기화학적 활성이 탁월한 니켈, 바나듐, 코발트 셀레나이드(Co(M)-NiSe₂–VSe₂)의 사성분계 2차원 나노시트 소재를 개발했다고 밝혔다. 관련 연구 내용은 ‘배터리 타입 슈퍼 커패시터와 산소 생성을 위한 동시 합성 Co(M)-NiSe₂–VSe₂에서의 도너 도핑 시너지 효과(Synergistic Effect of Donor Doping on in-situ Synthesized Co(M)-NiSe₂–VSe₂ for Battery-Type Supercapacitor and Oxygen Evolution)’라는 제목으로 화공분야 저널인 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 온라인 최신판에 게재됐다. 이번 연구에는 아주대 카디르 시알(Qadeer Akbar Sial) 박사(공학연구소 전임연구원, 사진 오른쪽)가 제1저자로 참여했다.슈퍼 커패시터(Super Capacitor)는 지속 가능한 미래 에너지 활용에 핵심적인 역할을 하는 에너지 저장기술로 전기차, 휴대용 전자 장치 및 재생 에너지 시스템과 같이 빠른 에너지 저장 및 고전력 전달이 필요한 응용 제품에 활용된다. 기존의 이차전지와 달리 빠르게 충전 및 방전할 수 있고 수명이 길며 안전성이 높아, 신뢰도가 높은 고효율의 에너지 저장 솔루션이다. 필요할 때 폭발적인 전력을 공급해 배터리를 보완하는 슈퍼 커패시터는 에너지 시스템의 성능을 최적화해 재생 가능 에너지원으로의 보다 원활한 전환에 꼭 필요하다. 한편 수소를 핵심 에너지원으로 사용하기 위해 필수적인 부분인 ‘청정 수소’ 생산은 효율적인 물 전기 분해를 통해 수소와 산소를 생산하는 수전해(水電解) 기술을 통해 가능하다. 온실가스인 이산화탄소 발생 없이 수소 에너지를 얻을 수 있는 이 기술을 이용하면 태양광, 풍력, 수력, 지열 등의 재생에너지를 활용해 물을 분해할 수 있다. 그 과정에서 전기화학적 고효율로 물을 수소와 산소로 전환하기 위해서는 높은 전기화학 활성과 장시간 반응 안정성을 지닌 전극의 구현이 필요하다. 아주대 연구팀은 니켈, 바나듐, 코발트 셀레나이드(Co(M)-NiSe₂–VSe₂)를 꽃 모양의 나노시트 구조로 결합한 획기적인 2차원 나노 소재를 개발했다. 연구팀은 이 소재가 하이브리드 슈퍼 커패시터 및 수전해 산소 발생 반응에서 동시에 탁월한 성능을 발휘함을 확인했다. 연구팀은 코발트를 사용한 전자 공여체 도핑 전략을 통해 만든 소재를 슈퍼 커패시터 소자에 적용, 기초 소재 수준에서 준수한 전력 밀도를 가짐을 확인했다. 또 38.73Whkg⁻¹의 고에너지 밀도로 기존 상용 소자 특성 대비 약 90% 이상의 성능 향상을 달성했다. 이 소재는 1만회의 충·방전 반복 사이클 후에도 정전 용량의 90% 이상을 유지해 탁월한 전기화학적 안정성을 보여줬다. 아주대 연구팀이 개발한 2차원 나노 신소재에 대한 설명. 우수한 전기화학적 특성을 지니고 있어 미래 에너지 저장기술인 슈퍼 커패시터와 수소생산용전극에 모두 활용될 수 있을 것으로 기대된다연구팀은 또한 수전해의 산소 생성 반응을 위해 양전극에 새로 개발한 소재를 적용, 물 분해 전극 소재로서 높은 성능을 가짐을 확인했다. 단위 제곱 센티미터 면적당 10mA 기준 전류 밀도에서 199mV의 과전위와 전류밀도 10배 상승당 28mV의 Tafel 기울기를 기록한 것. 과전위는 물을 분해하기 위해 필요한 잉여 전위값으로 과전위가 낮을수록 물 분해에 유리하다. 전류밀도의 Tafel 기울기는 전기화학 반응의 속도를 측정하는 값으로 낮을수록 반응이 빠르고 효율적임을 보여준다. 연구팀은 이러한 전기화학적 특성이 불순물 첨가 기술인 코발트 도핑의 시너지 효과 덕분임을 규명했고, 코발트 도핑은 물질의 전자 띠 구조를 변경하고 전하 전달을 위한 추가 활성 전자 구조를 제공해 소재의 전기화학적 활성을 크게 증가시킴을 밀도 함수 이론(DFT) 계산으로 확인했다. 연구 책임을 맡은 아주대 서형탁 교수는 “이번에 개발한 소재는 우수한 전기화학 및 촉매 성능을 가진데다 장기 반응 안정성 역시 높다”며 “높은 에너지·전력 밀도와 탁월한 반복 사이클 특성이 필요한 전기차 및 그리드 시스템의 차세대 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 서 교수는 이어 “에너지 저장 외에도 수소 생산용 수전해 장치의 산소 발생 반응(OER)을 위한 전기화학 촉매 전극으로의 활용도 기대된다”며 “앞으로 소재 상용화를 위한 후속 연구를 이어갈 것”이라고 덧붙였다.
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3531
- 작성자이솔
- 작성일2024-12-27
- 625
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물리학과 이형우 교수팀이 근적외선 광검출기의 광검출 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법을 개발했다. 이에 앞으로 야간 투시와 보안, 바이오 메디컬 분야 등에서 널리 활용될 수 있을 전망이다.이형우 교수(물리학과∙대학원 에너지시스템학과, 사진 왼쪽)는 SrRuO3/LaAlO3/Nb-doped SrTiO3(SRO/LAO/Nb:STO) 이종접합에서 수 원자층 수준 계면 제어를 통해 근적외선 광검출 성능을 혁신적으로 향상시키는 방법을 개발했다고 밝혔다. 해당 내용은 ‘원자 규모 계면 제어를 통한 복합 산화물 이종접합 기반 근적외선 광검출(Atomic-Scale Interface Modification in Complex Oxide Heterojunctions for Near-Infrared Photodetection)’이라는 제목으로 <ACS nano> 12월호에 온라인 게재됐다. 가천대 엄기태 교수와 한국과학기술원(KAIST) 양용수 교수팀이 함께 연구에 참여했다. 아주대 대학원 석사과정의 유상혁 학생은 제1저자로 함께 했다. 광검출 기술은 입사 광자를 전기 신호로 변환하는 반도체 분야 기초 기술 중 하나로, 다양한 광전자 응용 분야에서 중요하게 활용되고 있다. 특히 근적외선 광검출기는 ▲야간 투시 ▲보안 ▲의료 진단 - 바이오 메디컬 이미징 등 여러 분야에 활용될 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 근적외선(Near-Infrared, NIR) 광검출은 파장이 대략 850nm~ 155nm 인 빛을 검지하는 기술이다. 눈에 보이는 가시광선 영역이 아니기 때문에 일반적으로 제어가 어렵고, 더욱이 장파장 영역이라 에너지가 낮아 정밀하게 검출하는 데에 어려움이 있다. 반면, 근적외선 빛은 가시광선에 비해 다른 물질 속으로 더 깊이 통과할 수 있으며, X선이나 UV처럼 부작용을 유발하지 않기 때문에 다양하게 응용될 수 있다. 또한, 장파장 빛인 만큼 산란이 적고 더 먼 거리까지 정보를 전달할 수 있다는 장점이 있어, 정밀 측정만 가능하다면 ▲광섬유 네트워크 통신 ▲생체 조직 내 바이오 이미징 기술 ▲야간 감시 장비 및 야간 적외선 시각화 ▲얼굴 인식 및 보안 분야 등에의 적극적인 활용이 가능하다.a. SRO/LAO/Nb:STO 기반 근적외선 검출 소자의 모식도 b.해당 소자를 이용한 광검출 측정 모습 c. 광검출 중 소자의 온도 변화 측정 결과: 온도 변화가 미미함을 통해 일반적인 열전자 기반의 광검출 방식이 아님을 입증했다현재 활용되는 대부분의 근적외선 광 검출 기술은 실리콘 또는 수은-카드뮴-텔루라이드(HgCdTe) 등의 II-VI 화합물 반도체를 이용한다. 하지만 실리콘의 경우 낮은 흡수 계수로 인해 근본적 성능 한계가 존재하며, HgCdTe화합물 반도체의 경우 낮은 재료 균일성과 화학적 불안정성이 문제로 남아있다. 이러한 한계를 극복하고자 쇼트키(Schottky) 접합 기반의 근적외선 광 검출기가 주목받기 시작했다. 여기에 활용되는 복합 산화물 이종구조는 쇼트키 장벽과 내부 전위 프로파일을 정밀하게 조정할 수 있어 매우 유망한 전자 소재로 볼 수 있다.아주대 연구팀은 극성(Polar) 단층 LAO를 삽입해 계면에서 쇼트키 장벽을 최적화해 근적외선 광(파장 850nm) 조사 시 ~1.1 mA/W의 높은 감응도를 유지하면서, 암전류(dark current)는 수 pA 수준으로 억제할 수 있었다. 이러한 원자층 수준 계면 제어를 통해 감응도를 최대 1371%까지 향상시키는 데 성공했으며 지속성 광전도성(Persistent photoconductivity, PPC)을 통해 광전도의 점진적인 제어가 가능함을 입증했다. 이 같은 성능 향상은 계면에 삽입한 극성 LAO층을 이용해 터널 장벽의 높이와 폭을 근적외선 검출에 적합한 형태로 제어했기 때문이다. 연구팀은 또 추가로 개발한 SRO/LAO/Nb:STO 기반 광소자를 이용해 근적외선 광신호의 공간 이미징 및 신경 모방 소자 구현 가능성을 실험적으로 입증했다. 이형우 교수는 “이번 성과를 통해 복합 산화물 이종구조 기반의 고성능 근적외선 광 검출기 개발이 가능해질 것”이라며 “관련 광전자 응용 분야에서 산화물 이종접합이 매우 큰 잠재력을 가지기에 야간 투시나 보안, 바이오 메디컬 이미징 등의 분야에서 널리 활용할 수 있을 것으로 본다”라고 말했다. 이번 연구는 교육부 주관 대학기초연구소(G-LAMP) 사업과 한국연구재단의 우수신진연구, 기초연구실지원사업(BRL)의 지원을 받아 수행됐다.아주대 연구팀이 개발한 소자로 광검출 중인 모습
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- 작성자이솔
- 작성일2024-12-26
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3527
- 작성자손예영
- 작성일2024-12-26
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