고분자나노소재연구실 (장영욱 교수)

홈페이지 : http://polymer.hanyang.ac.kr
 

고분자나노소재연구실에서는 고분자블렌드, 나노복합재료화 및 화학적개질 방법 등을 이용한 고기능성 친환경 엘라스토머 소재, 광경화형 소재 및 형상기억고분자 개발과 이들 소재들의 타겟물성 극대화를 위한 미세구조제어에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 유관기업체 및 타 연구실과의 유기적 협력 연구를 통하여 이들 소재들을 자동차부품, 스포츠용품, 웨어러블 기기, 이차전지, 의료용기기 등에 적용하기 위한 응용연구를 진행하고 있습니다.

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
엘라스토머 소재 (Elastomers)	- 열가소성엘라스토머(TPE) 기반 미세구조발포체 (foam) - 폴리올레핀 엘라스토머계 Vitrimer 소재 - 이차전지전극 바인더용 엘라스토머
광경화형 소재 (Photocurable polymers)	- 자가세정 초발수 코팅 소재 - Photoinitiator-free 광경화시스템 - 자가치유 코팅 소재
형상기억고분자 (Shape memory polymer, SMP)	- 바이오고분자 기반 SMP - Vitrimer 기반 SMP - 다중자극 감응형 SMP - 3D 프린팅 기술 적용 연구

바이오일렉트로닉스 연구실 (Bio-Electronics Lab., 조용우 교수)

홈페이지 : http://cholab.hanyang.ac.kr/
 

바이오일렉트로닉스 연구실은 바이오 기술과 전자 공학 기술을 융합하여 생명체가 영겁의 시간 동안 진화하여 발전시킨 생명체의 특징적인 분자, 나노 구조체, 초분자 회합체(supramolecular assembly) 등을 전자공학 분야에 적용하려는 새로운 영역을 연구하는 연구실입니다.

생명체는 효과적인 세포 간 신호전달을 위하여 초분자 회합체의 일종인 엑소좀(exosome)이라는 효율적인 나노 구조체를 이용합니다. 엑소좀은 질환에서는 질환의 생성 및 확산에 (예를 들면, 암의 경우 암의 증식 및 전이에) 결정적인 역할을 하고, 재생 의학에서는 손상된 조직과 기관의 재생을 촉진하는 중요한 역할을 합니다. 본 연구실에서는 다양한 생명체(동물, 인체, 식물) 유래의 엑소좀을 이용하여 질병의 진단 및 치료, 기능성 화장품 소재 등을 연구 개발하고 있습니다.

마이크로 바이오 칩, 뉴런 칩 등을 포함하는 바이오전자 소자는 생체 내에서 질병에 관련된 정보를 획득하여 이를 체외로 송신하고 또한 질병에 대응하는 치료를 수행하기 위해서는 많은 에너지가 필요하게 됩니다. 이러한 바이오전자 소자가 생체 내에서 구동하기 위해서는 생체 분자 물질을 활용하여 에너지를 생산하는 바이오배터리 기술의 개발이 필수적입니다. 본 연구실에서는 생체 내 폭넓게 분포하고 있는 포도당(glucose), 젖산(lactic acid) 등 생체 물질을 기반으로 작동하는 배터리 연구 개발을 진행하고 있습니다.

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
엑소좀	● 엑소좀을 이용한 암의 조기 진단 및 암 치료 예후 예측 바이오 센서 개발 연구 ● 재생의학: 줄기세포 엑소좀을 이용한 조직 재생 연구 및 퇴행성 관절염, 건염, 페섬유화 치료제 개발 연구 ● 엑소좀 엔지니어링: 유전 공학 기술을 이용한 질병 치료 단백질의 엑소좀 내부 발현 기술 및 이를 통한 염증성 질환 치료 연구 ● 식물 유래 엑소좀을 이용한 기능성 화장품 소재 개발
바이오 배터리	● 포도당을 연료로 구동하는 배터리 기술 연구 ● 젖산을 연료로 구동하는 배터리 기술 연구 ● 생체 분자를 이용한 산화/환원 반응 연구 ● 전극 효소 고정화(enzyme immobilization) 기술 연구 ● 고분자 기반 바이오 전극 개발 연구

나노바이오화학 연구실 (김종호 교수)

홈페이지 : http://nanobiochem.hanyang.ac.kr
 

김종호 교수 연구실에서는 저차원 나노물질을 합성하고 표면기능화를 통해 단백질 및 병원체를 검출할 수 있는 나노바이오 센서 연구뿐 아니라 다양한 질병들을 치료할 수 있는 나노메디슨을 포함한 나노바이오 기술을 연구하고 있다. 또한 고체상 유기합성을 이용하여 팹타이드를 합성하고 기능성 화장품이나 생체의료용 소재로 응용하는 연구도 병행하고 있다. 본 연구실에서 나노바이오 기술 외에도 Li-metal 전고체 배터리, Li-S 배터리, 수계 metal-air 배터리를 포함한 차세대 배터리 신소재 개발 및 셀 성능 평가에 대한 연구도 매우 활발히 진행하고 있다.

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
나노바이오 기술	- 단백질, miRNA, 병원체 검출을 위한 나노바이오센서 - 나노면역치료기술 및 나노바이오 하이브리드 소재 - 화장품용 항산화, 항염증 나노소재 - 진단 및 치료를 위한 인공항체, 인공효소
차세대 배터리 & 전기화학촉매	- 고체 전해질 및 전고체 Li 배터리 - Li-S 배터리 및 cathode 소재 - 수계 금속-공기 이차전지 - 에너지 저장변환용 전기화학촉매
나노소재 & 기능성 유기소재 합성기술	- 저차원 나노물질의 합성 및 기능화 - 나노 물질의 광학특성 연구 - 다양한 응용분야를 위한 나노물질 표면 개질 - 화장품 및 생체의료 응용을 위한 펩타이드 합성 - 기능성 고분자 및 유기 나노물질 합성 - 유기/무기 재료의 자가조립 및 혼성화

기능성 유기재료 연구실 (조국영 교수)

홈페이지 : http://fomlab.hanyang.ac.kr/
 

기능성 유기재료 연구실의 연구 분야는 크게 기능성 분리막 및 첨가제, 전고체 전지, 리튬 금속 전지, 전극 개질, 전기화학 특성 평가로 나눌 수 있으며, 리튬이차전지의 고성능화를 목표로 연구를 진행하고 있습니다. 리튬이차전지는 고에너지밀도의 장점으로 소형 전자기기부터 전기차, 에너지 저장 장치 등의 중대형 기기까지 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 우리나라는 리튬이차전지 시장에서 우수한 제조 기술 경쟁력을 바탕으로 우위를 나타내고 있으나 지속적으로 요구되는 성능, 안전성, 가격 경쟁력을 확보하기 위해 기존 소재의 한계를 극복하는 차세대이차전지에 대한 많은 연구개발이 필요합니다.

본 연구실에서는 리튬이차전지의 고성능화를 위한 기능성 분리막 및 전해액 첨가제 연구를 수행하고 있습니다. 더불어 고용량화 및 안전성을 추구하는 차세대이차전지인 리튬 금속 전지와 전고체 전지의 핵심 소재에 대한 연구를 진행중입니다. 양극재 건식 공정에 대한 연구 및 고출력 성능을 위해 차세대 음극재로 주목받고 있는 실리콘 음극재의 구조 안정성을 높이기 위한 연구를 진행 중입니다. 이러한 연구들을 바탕으로 전지를 제작하고 전기화학 특성 평가를 진행하여 고용량 및 장기수명 구동 특성 향상에 관심을 두고 있습니다.

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
기능성 분리막 및 전해액 첨가제	- 리튬 음극 표면 패턴 제어- 복합체 보호층 도입 - 리튬 음극 표면 개질
리튬 금속 전지	- 물리적 인자제어된 미립자 제조 및 응용 - Colloidal Assembly
전고체 전지	- 황화물계 polymer-in-ceramic 고체전해질 막 - 황화물계 고체전해질 기반 전고체 전지 제작
전극 개질	- 양극재 건식 공정 - 실리콘 음극 - 양극 코팅 (ALD, VPP)
전기화학 특성 평가	- EIS, CV, LSV 등 셀 전기화학 특성 평가 - 셀 제조 후 율속 평가 및 장기수명 구동 특성 평가

무기복합소재 & 나노에너지연구실 (유효종 교수)

홈페이지 : https://hjhaha73.wixsite.com/hyoogroup
 

본 연구실은 다양한 무기복합소재와 나노재료, 배위고분자소재들을 합성하고 성질을 분석하여 활용 타겟에 적합한 형태로 전환시켜 보다 활용도를 높이는 연구를 진행하고 있다. 특히 그 지향하는 타겟을 ‘에너지-촉매기술’과 ‘바이오기술’에 초점을 맞추어 무기나노복합소재를 활성과 안정성이 높은 형태로 제조하여 다양한 촉매, 전기화학시스템을 구성하고 에너지기술용 디바이스 제작이나 배터리 및 바이오전지에 적용하는 연구를 진행하고 있다.

⦁ 다중금속성 나노입자나 다공성 무기산화물 나노입자, 그리고 다조성 금속-무기산화물 나노복합체 등의 기능성 복합 나노구조체는 에너지-촉매기술에 높은 활용가치를 지닌다. 배위고분자 골격체의 전극상 직접성장을 통한 전극시스템 구성을 통해 물분해반응의 촉매활성이 비약적으로 향상된 디바이스 구성을 이끌 수 있다. 다중금속성 전기촉매의 계면접합부의 밀도를 극대화시켜 나노복합재료 촉매의 에너지기술에 활용하는 기술은 그 활용의 폭이 매우 크다. 이를 통해 다중금속성, 다중기능 전기촉매 전극시스템과 최적의 멤브레인 적용으로 효과적인 물분해 시스템을 개발하는 연구를 진행 중이다.

⦁ 맞춤형 나노담지체를 이용한 다기능성 나노복합소재는 각 구성 파트의 다양한 장점들을 하나의 물질로 구축 할 수 있다. 크기 선택적 화학 촉매와 광촉매는 기존 물질과는 차별화된 새로운 기능성 소재로써 높은 가치를 지닌다. 아울러 뇌손상 치료에 효과적인 약물을 담지한 나노담지체를 활용하여 약물전달과 치료효과를 극대화하는 연구를 진행하고 있다.

⦁ 다기능성 무기나노복합재료를 이용한 시스템 구성에 3D프린팅 기술을 활용하는 것은 고성능 신소재 개발, 제조공정 단축, 특정 응용분야에 대한 소재특성 확대라는 중요성을 만족하는 연구이다. 3D프린팅 기법을 활용한 에너지저장 및 배터리용 전극시스템 개발을 통하여 다기능성 무기나노복합재료를 보다 효율적으로 활용할 수 있다. 3D프린팅 기술의 장점을 활용하여 구성한 전극을 활용, 전이금속 기반 층상 이중 수산화물을 도입하거나 고분자/MOF유래 탄소복합 3D프린팅소재 전극과 3D프린팅 모노리스를 제작하여 에너지저장이나 연료전지기술에 활용하는 연구를 진행 중이다.

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
다기능성 무기나노복합소재	- 비등방성 나노입자의 합성 - 비등방성, 다중금속성, 고표면적 나노복합소재의 제조 - 다공성 무기산화물 나노입자의 제조와 활용 - 다조성 금속-무기산화물 나노복합체의 제조와 활용 - 배위고분자기반 나노구조체의 합성과 나노입자-배위고분자 복합체 개발 - 맞춤형 나노담지체를 이용한 다기능성 복합재료 개발 - 3차원 전도성 지지체를 이용한 나노복합재료 활용 - 약물을 담지한 나노담지체를 활용하여 약물전달과 치료효과 극대화
에너지/촉매기술	- 금속/금속, 금속/산화물, 산화물/산화물 등의 복합소재 계면 접합부의 이해와 촉매로의 활용 - 차세대 에너지저장, 변환용 광/전기촉매 개발 - 나노복합재료 촉매의 특성분석 및 에너지전환효율 최대화 - 다중금속성, 다중기능 전기화학 촉매시스템의 물분해 전체공정에 활용 - 물분해 장치구성을 위한 최적의 멤브레인 개발 - 나노담지체가 도입된 다기능성 복합재료의 화학반응촉매/광촉매 활용
3D프린팅기법을 활용한 에너지저장 시스템개발	- 3D프린팅기법을 활용한 에너지저장 및 연료전지용 전극시스템 개발 - 배위고분자/MOF유래 탄소복합 3D프린팅 소재와 이를 통한 다공성의 에너지기술 활용시스템 제작 - 전이금속기반 층상 이중수산화물을 도입한 전극제조 - 3D프린팅 모노리스 제작 - 바이오전지용 전극제작

공정시스템 지능화설계 연구실 (이재원 교수)

홈페이지: http://psid.hanyang.ac.kr

혁신적인 공정 시뮬레이션과 기술경제성분석(TEA, Techno-Economic Analysis)을 통해 열역학적·경제적 우수성을 가진 새로운 공정을 설계하며, 전과정평가(LCA, Life Cycle Assessment)를 통해 환경적 영향을 종합적으로 평가합니다.

비선형성이 강하고 복잡한 정유 및 석유화학 공정에서 AI 모델을 통해 실시간 예측, 가상 센싱, 신규 촉매 개발, 이상 진단을 수행하여 공정의 효율성과 안전성을 향상시킬 수 있는 연구 분야입니다.

3D 유체 모델을 개발하고, 이를 활용해 공정 내 유체흐름과 열전달 현상을 분석하고, 사고 발생 시 폭발 및 가스 확산 시나리오를 예측해 안전성을 확보할 수 있습니다.
 

연구실소개

연구 분야	주요 연구 내용	연구 결과
공정 설계 및 최적화	- 천연가스 개질 수소생산 공정 개발 - 인덕션 기반 무탄소 암모니아-수소 생산 공정 개발 - 폐플라스틱 재활용 친환경 공정 개발 - 극저온 CO2 포집 공정 개발 - 폐배터리 재활용 친환경 공정 개발 - 친환경 재생천연가스 공급망 설계
인공지능 기반 공정 지능화	- 인공지능 기반 납사분해공정 실시간 조성 예측 모델 개발 - 인공지능 기반 초경질원유 실시간 물성 예측 모델 개발 - 인공지능 기반 청정메탄올 촉매 성능 예측 모델 개발
유체 전산 모사	- 수소가스 누출 확산 모델 개발 - 마이크로버블 대기오염물질 제거 기술 개발 - 화학공정 단위 장치 내부 유체 거동 모델 개발