- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- 최신 반도체 양산 공정 접목, 열전·발전 기술 상용화 한걸음 더 - 기존 대비 50% 성능 향상, 고성능 열전 반도체 소재 개발 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 전자재료연구단 김성근, 김진상 박사 연구팀은 최신 반도체 공정을 접목하여 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 열전 소재의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 주변의 열을 직접 전기 에너지로 변환하거나, 전기를 가해 온도를 변화시킬 수 있는 ‘열전 재료’는 최근 폐열 수거 및 지속 가능한 발전 에너지로 주목을 받고 있다. 특히, 주변의 열을 이용한 열전 발전 기술은 부가적인 장치 없이 직접 전기를 생산 할 수 있어, 신뢰성 있는 전력원으로 사용될 수 있다. 냉온 정수기, 와인 냉장고 등에 쓰이며 최근 웨어러블 기기의 자가 전원으로도 관심을 끌고 있다. 그러나 현재까지 개발된 열전 재료는 발전 효율이 낮아 널리 쓰이지 못하고 있었다. KIST 연구진은 기존의 분말 형태의 열전 반도체인 ‘비스무스-텔루라이드’(Bi-Te)* 소재에 최신 반도체 나노 공정인 원자층 증착법**을 접목하였다. 원자층 증착법은 대량의 분말 재료에 대해 균일한 코팅을 가능하게 하는 증착 기술로, 수 나노 두께의 얇은 산화 아연층을 증착하여 열전 재료의 성능을 기존 대비 50% 이상 향상 시켰다. *비스무스 텔루라이드 : 열전 반도체 소재로 상온에서 가장 높은 열전 변환 계수(효율)를 가지고 있음. **원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) : 반도체 제조 공정 중 화학적으로 달라붙는 단원자 층의 현상을 이용한 나노 박막 증착 기술. 이번에 접목한 원자층 증착법은 기존 분말 열전 재료 제조 공정에 적용이 유리하다는 장점이 있다. 따라서, 이번 연구결과를 통해 열전 재료 제조 분야에 널리 사용가능하고, 재현성 높은 나노 기술 접목 공정을 제공하여 열전재료의 대량 생산에 널리 쓰일 수 있을 것으로 기대된다. KIST 김성근 박사는 “이번 성과는 실제 양산에서 이용되는 반도체 공정을 접목하여 양산 가능한 나노 기술로 열전 성능을 향상시켰다는 점에서 큰 의의가 있으며, 앞으로 열전 반도체 소재 개발에 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행되었다. 이번 연구결과는 나노소재분야 국제 저널인 ‘ACS Nano’ (IF: 13.903, JCR : 5.74%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Precision Interface Engineering of an Atomic Layer in Bulk Bi2Te3 Alloys for High Thermoelectric Performance - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김광천 연구원(박사 후 연구원) - (교신저자) 한국과학기술연구원 김진상 책임연구원 한국과학기술연구원 김성근 책임연구원 <그림설명> <그림1> 산화아연층/열전재료 제조 공정 분말 열전 재료에 원자층 증착 공정을 통하여 산화아연층을 형성 후 가압 소결 과정을 거쳐 열전 잉곳을 제작하는 공정 모식도 <그림2> 산화아연층/열전재료의 열전 성능 기존 열전 재료 대비 50%이상의 성능이 향상된 산화아연이 코팅된 열전 소재의 성능 지수를 보여준다. <그림3> 산화아연층/열전재료로 제작된 열전 소자 (좌) 산화아연층이 코팅된 열전 소재 (우) 본 연구 결과로 제작된 40x40mm (127 p-n pair) 열전 소자 모습

- KIST-한국콜마(주), 바이오·헬스 분야의 전략적 연구협력을 위한 MOU 체결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 한국콜마(주)(대표이사 윤동한)는 28일(금) 오전 11시 KIST 서울본원에서 전략적 공동연구협력에 대한 양해각서(MOU)를 체결했다. 이번 협약을 통해 양 기관은 최근 차세대 선도산업으로 부각되고 있는 바이오·헬스 분야에서 출연연과 기업의 전략적 연구협력이 중요하다는 인식을 같이하고, 공동연구 및 기술사업화에 관한 역량 강화를 위해 상호 협력키로 했다. 이번 조인식을 통해서 KIST와 한국콜마(주)는 세계적으로 급성장하는 헬스케어 및 화장품 분야의 신기술을 공동개발하고, 한국콜마(주)의 우수한 기업 인프라와 사업전략을 바탕으로 기술 개발부터 인허가, 시장출시까지 출연연과 기업의 모범적 협력모델을 만들어 나가기로 했다. 양 기관은 제약, 건강기능식품 등 헬스케어 분야와 화장품 등의 뷰티 분야 사업화 성공을 위해 ▷전략적 공동연구추진 및 협력, ▷학술 및 기술정보 공동활용 및 자문, ▷공동연구를 통한 국책과제 지원, ▷기술사업화를 위한 정보제공 및 상호 교류, ▷기술이전 및 기술사업화를 위한 공동 노력 등을 추진할 계획이다. KIST 이병권 원장은 “이번 업무협약을 통해 KIST의 우수한 바이오·천연물 연구 성과들이 한국콜마(주)의 사업화 역량과 결합되어, 국민 삶의 질 향상을 견인할 수 있는 우수한 제품으로 탄생하기를 기대한다.”고 말했다. 한국콜마(주) 윤동한 회장은 “글로벌 R&D 제조·전문 기업인 한국콜마(주)는 뷰티, 헬스케어 분야에 적극적인 R&D투자를 진행하고 있다.”며 “바이오분야 연구역량이 뛰어난 KIST와의 이번 연구협력으로 양 기관의 동반성장으로 이어지길 기대한다.”고 말했다.

- 기존 리튬 배터리 음극(-) 소재의 한계였던 낮은 전기 전도도가 혁신적으로 향상 - 전도체 혼합 불필요, 안정성 높은 음극(-) 신소재로 개발로 배터리 수명 향상 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 전기 전도도가 좋은 유기물 반도체들을 합성하여 리튬전지의 음극(-)으로 사용될 수 있는 물질을 개발했다고 밝혔다. 최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증함에 따라 고성능ㆍ고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극(+)과 음극(-)의 층 구조를 갖고, 이 층 사이를 리튬 이온이 이동하며 에너지를 저장하는 기능을 한다. 일반적으로 음극(-)에는 흑연(그래파이트)을 사용하는데, 흑연은 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킨다. 이를 해결하기 위해 최근 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있다. 하지만, 이들 소재는 낮은 전기전도도, 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고, 이를 보완하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성이 높은 카본물질에 의해 전극의 성능이 떨어지는 문제점들이 있어 새로운 대체재의 개발이 필요한 실정이다. KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal)*로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극(-) 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높일 수 있었다. 이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. *공결정체(cocrystal) : 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것 KIST 안석훈 박사는 “개발된 공결정성 물질은 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 차세대 이차전지인 소듐전지에도 활용될 수 있어 후속 연구개발에 매우 중요한 연구결과이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자사업, 나노소재기술개발사업, UNIST 기관고유 사업으로 수행되었다. 연구 결과는 재료분야 권위의 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF: 15.621, JCR: 3.04%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Organic Semiconductor Cocrystal for Highly Conductive Lithium Host Electrode - (공동1저자) 한국과학기술연구원 김윤정 연구원 울산과학기술원 박재현 박사과정, 주세훈 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 안석훈 박사 울산과학기술원 강석주 교수, 곽상규 교수 <그림설명> [그림 1] cHBC/플러렌 공결정체 형성 음극 제조 과정 모식도 및 전자 이동 메커니즘 제안도 [그림 2] (상, A-C) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 다양항 방향 투영도. (하, D-E) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 전면도, 평면도 및 측면도. [그림 3] cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차전지 특성 그래프 (좌상) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차 전지 구동 전압 프로파일 (우상) 전지 충ㆍ방전 성능 평가 그래프. 3 A/g의 고전류 충ㆍ방전에서 약 70 mAh/g 용량 유지 확인 가능. (좌중, 우중) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이온 저장 위치 및 이온 저장 위치에 따른 전압 변화 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (하) 리튬 이차전지 장수명 평가 그래프. 약 600회 구동함을 확인 가능.

- 기존 리튬 배터리 음극(-) 소재의 한계였던 낮은 전기 전도도가 혁신적으로 향상 - 전도체 혼합 불필요, 안정성 높은 음극(-) 신소재로 개발로 배터리 수명 향상 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 전기 전도도가 좋은 유기물 반도체들을 합성하여 리튬전지의 음극(-)으로 사용될 수 있는 물질을 개발했다고 밝혔다. 최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증함에 따라 고성능ㆍ고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극(+)과 음극(-)의 층 구조를 갖고, 이 층 사이를 리튬 이온이 이동하며 에너지를 저장하는 기능을 한다. 일반적으로 음극(-)에는 흑연(그래파이트)을 사용하는데, 흑연은 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킨다. 이를 해결하기 위해 최근 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있다. 하지만, 이들 소재는 낮은 전기전도도, 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고, 이를 보완하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성이 높은 카본물질에 의해 전극의 성능이 떨어지는 문제점들이 있어 새로운 대체재의 개발이 필요한 실정이다. KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal)*로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극(-) 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높일 수 있었다. 이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. *공결정체(cocrystal) : 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것 KIST 안석훈 박사는 “개발된 공결정성 물질은 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 차세대 이차전지인 소듐전지에도 활용될 수 있어 후속 연구개발에 매우 중요한 연구결과이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자사업, 나노소재기술개발사업, UNIST 기관고유 사업으로 수행되었다. 연구 결과는 재료분야 권위의 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF: 15.621, JCR: 3.04%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Organic Semiconductor Cocrystal for Highly Conductive Lithium Host Electrode - (공동1저자) 한국과학기술연구원 김윤정 연구원 울산과학기술원 박재현 박사과정, 주세훈 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 안석훈 박사 울산과학기술원 강석주 교수, 곽상규 교수 <그림설명> [그림 1] cHBC/플러렌 공결정체 형성 음극 제조 과정 모식도 및 전자 이동 메커니즘 제안도 [그림 2] (상, A-C) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 다양항 방향 투영도. (하, D-E) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 전면도, 평면도 및 측면도. [그림 3] cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차전지 특성 그래프 (좌상) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차 전지 구동 전압 프로파일 (우상) 전지 충ㆍ방전 성능 평가 그래프. 3 A/g의 고전류 충ㆍ방전에서 약 70 mAh/g 용량 유지 확인 가능. (좌중, 우중) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이온 저장 위치 및 이온 저장 위치에 따른 전압 변화 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (하) 리튬 이차전지 장수명 평가 그래프. 약 600회 구동함을 확인 가능.

- 기존 리튬 배터리 음극(-) 소재의 한계였던 낮은 전기 전도도가 혁신적으로 향상 - 전도체 혼합 불필요, 안정성 높은 음극(-) 신소재로 개발로 배터리 수명 향상 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 전기 전도도가 좋은 유기물 반도체들을 합성하여 리튬전지의 음극(-)으로 사용될 수 있는 물질을 개발했다고 밝혔다. 최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증함에 따라 고성능ㆍ고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극(+)과 음극(-)의 층 구조를 갖고, 이 층 사이를 리튬 이온이 이동하며 에너지를 저장하는 기능을 한다. 일반적으로 음극(-)에는 흑연(그래파이트)을 사용하는데, 흑연은 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킨다. 이를 해결하기 위해 최근 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있다. 하지만, 이들 소재는 낮은 전기전도도, 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고, 이를 보완하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성이 높은 카본물질에 의해 전극의 성능이 떨어지는 문제점들이 있어 새로운 대체재의 개발이 필요한 실정이다. KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal)*로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극(-) 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높일 수 있었다. 이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. *공결정체(cocrystal) : 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것 KIST 안석훈 박사는 “개발된 공결정성 물질은 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 차세대 이차전지인 소듐전지에도 활용될 수 있어 후속 연구개발에 매우 중요한 연구결과이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자사업, 나노소재기술개발사업, UNIST 기관고유 사업으로 수행되었다. 연구 결과는 재료분야 권위의 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF: 15.621, JCR: 3.04%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Organic Semiconductor Cocrystal for Highly Conductive Lithium Host Electrode - (공동1저자) 한국과학기술연구원 김윤정 연구원 울산과학기술원 박재현 박사과정, 주세훈 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 안석훈 박사 울산과학기술원 강석주 교수, 곽상규 교수 <그림설명> [그림 1] cHBC/플러렌 공결정체 형성 음극 제조 과정 모식도 및 전자 이동 메커니즘 제안도 [그림 2] (상, A-C) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 다양항 방향 투영도. (하, D-E) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 전면도, 평면도 및 측면도. [그림 3] cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차전지 특성 그래프 (좌상) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차 전지 구동 전압 프로파일 (우상) 전지 충ㆍ방전 성능 평가 그래프. 3 A/g의 고전류 충ㆍ방전에서 약 70 mAh/g 용량 유지 확인 가능. (좌중, 우중) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이온 저장 위치 및 이온 저장 위치에 따른 전압 변화 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (하) 리튬 이차전지 장수명 평가 그래프. 약 600회 구동함을 확인 가능.

- 기존 리튬 배터리 음극(-) 소재의 한계였던 낮은 전기 전도도가 혁신적으로 향상 - 전도체 혼합 불필요, 안정성 높은 음극(-) 신소재로 개발로 배터리 수명 향상 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 전기 전도도가 좋은 유기물 반도체들을 합성하여 리튬전지의 음극(-)으로 사용될 수 있는 물질을 개발했다고 밝혔다. 최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증함에 따라 고성능ㆍ고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극(+)과 음극(-)의 층 구조를 갖고, 이 층 사이를 리튬 이온이 이동하며 에너지를 저장하는 기능을 한다. 일반적으로 음극(-)에는 흑연(그래파이트)을 사용하는데, 흑연은 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킨다. 이를 해결하기 위해 최근 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있다. 하지만, 이들 소재는 낮은 전기전도도, 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고, 이를 보완하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성이 높은 카본물질에 의해 전극의 성능이 떨어지는 문제점들이 있어 새로운 대체재의 개발이 필요한 실정이다. KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal)*로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극(-) 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높일 수 있었다. 이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. *공결정체(cocrystal) : 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것 KIST 안석훈 박사는 “개발된 공결정성 물질은 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 차세대 이차전지인 소듐전지에도 활용될 수 있어 후속 연구개발에 매우 중요한 연구결과이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자사업, 나노소재기술개발사업, UNIST 기관고유 사업으로 수행되었다. 연구 결과는 재료분야 권위의 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF: 15.621, JCR: 3.04%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Organic Semiconductor Cocrystal for Highly Conductive Lithium Host Electrode - (공동1저자) 한국과학기술연구원 김윤정 연구원 울산과학기술원 박재현 박사과정, 주세훈 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 안석훈 박사 울산과학기술원 강석주 교수, 곽상규 교수 <그림설명> [그림 1] cHBC/플러렌 공결정체 형성 음극 제조 과정 모식도 및 전자 이동 메커니즘 제안도 [그림 2] (상, A-C) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 다양항 방향 투영도. (하, D-E) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 전면도, 평면도 및 측면도. [그림 3] cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차전지 특성 그래프 (좌상) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차 전지 구동 전압 프로파일 (우상) 전지 충ㆍ방전 성능 평가 그래프. 3 A/g의 고전류 충ㆍ방전에서 약 70 mAh/g 용량 유지 확인 가능. (좌중, 우중) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이온 저장 위치 및 이온 저장 위치에 따른 전압 변화 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (하) 리튬 이차전지 장수명 평가 그래프. 약 600회 구동함을 확인 가능.

- 기존 리튬 배터리 음극(-) 소재의 한계였던 낮은 전기 전도도가 혁신적으로 향상 - 전도체 혼합 불필요, 안정성 높은 음극(-) 신소재로 개발로 배터리 수명 향상 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 기능성복합소재연구센터 안석훈 박사팀과 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 강석주 교수 및 곽상규 교수팀은 공동 연구를 통해 전기 전도도가 좋은 유기물 반도체들을 합성하여 리튬전지의 음극(-)으로 사용될 수 있는 물질을 개발했다고 밝혔다. 최근 차세대 에너지 저장 장치의 수요가 급증함에 따라 고성능ㆍ고효율 이차전지 개발이 가속화되고 있다. 리튬 이온 이차전지는 양극(+)과 음극(-)의 층 구조를 갖고, 이 층 사이를 리튬 이온이 이동하며 에너지를 저장하는 기능을 한다. 일반적으로 음극(-)에는 흑연(그래파이트)을 사용하는데, 흑연은 좁은 간격과 더불어 이온 확산거리가 길어 전지의 성능을 저하시키고 수명을 단축시킨다. 이를 해결하기 위해 최근 금속산화물 또는 유기물 기반 음극 물질들이 흑연의 대체재로써 연구되고 있다. 하지만, 이들 소재는 낮은 전기전도도, 짧은 수명 등의 치명적인 단점을 가지고 있고, 이를 보완하기 위해 첨가재로 들어가는 전도성이 높은 카본물질에 의해 전극의 성능이 떨어지는 문제점들이 있어 새로운 대체재의 개발이 필요한 실정이다. KIST 연구진은 유기물 반도체인 공 모양의 ’플러렌(fullerene)’분자와 이를 잘 잡을 수 있는 글러브 모양을 가지는 ’헥사벤조코로넨(hexabenzocoronene)’이라는 물질을 공결정체(cocrystal)*로 형성시킴으로써 기존 유기물 음극(-) 소재의 단점이었던 낮은 전기전도도를 크게 높일 수 있었다. 이 소재는 전기전도도가 높기 때문에 별도로 전도체를 혼합할 필요가 없어 제조 단가를 크게 낮출 수 있을 뿐만 아니라 기존 유기물기반 음극 전지의 수명을 크게 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. *공결정체(cocrystal) : 두 개 이상의 성분이 특정한 비율로 하나의 새로운 결정을 형성하는 것 KIST 안석훈 박사는 “개발된 공결정성 물질은 기존 유기물 전극의 문제점인 낮은 전도성을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시할 뿐만 아니라 차세대 이차전지인 소듐전지에도 활용될 수 있어 후속 연구개발에 매우 중요한 연구결과이다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업과 한국연구재단 중견연구자사업, 나노소재기술개발사업, UNIST 기관고유 사업으로 수행되었다. 연구 결과는 재료분야 권위의 학술지 중 하나인 Advanced Functional Materials (IF: 15.621, JCR: 3.04%) 최신호에 게재되었다. *(논문명) Organic Semiconductor Cocrystal for Highly Conductive Lithium Host Electrode - (공동1저자) 한국과학기술연구원 김윤정 연구원 울산과학기술원 박재현 박사과정, 주세훈 박사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 안석훈 박사 울산과학기술원 강석주 교수, 곽상규 교수 <그림설명> [그림 1] cHBC/플러렌 공결정체 형성 음극 제조 과정 모식도 및 전자 이동 메커니즘 제안도 [그림 2] (상, A-C) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 다양항 방향 투영도. (하, D-E) cHBC/플러렌 공결정체 구조의 전면도, 평면도 및 측면도. [그림 3] cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차전지 특성 그래프 (좌상) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이차 전지 구동 전압 프로파일 (우상) 전지 충ㆍ방전 성능 평가 그래프. 3 A/g의 고전류 충ㆍ방전에서 약 70 mAh/g 용량 유지 확인 가능. (좌중, 우중) cHBC/플러렌 음극의 리튬 이온 저장 위치 및 이온 저장 위치에 따른 전압 변화 컴퓨터 시뮬레이션 결과 (하) 리튬 이차전지 장수명 평가 그래프. 약 600회 구동함을 확인 가능.