▲ 서울공대 재료공학부 이태우 교수팀, 세계 최고 효율과 상업화 수준 동작 수명의 혁신적 페로브스카이트 디스플레이 기술 개발(왼쪽부터 서울대 이태우 교수, 서울대 Qingsen Zeng 연구교수) [출처=서울대학교 공과대학]서울대(총장 유홍림)에 따르면 공과대학(학장 김영오) 재료공학부 이태우 교수 연구팀이 에스엔디스플레이(대표 이태우)와의 공동연구를 통해 차세대 디스플레이를 위한 고효율·고안정성 페로브스카이트 나노결정 발광 입자 기술을 개발하는 데 성공했다.이태우 교수팀은 금속 할라이드 페로브스카이트 발광체의 고질적인 불안정성 문제를 근본적으로 해결하면서도 세계 최고 수준의 발광 효율, 장기 안정성, 그리고 대면적 공정 확장성을 동시에 달성한 계층적 셸(hierarchical shell, HS) 기반 페로브스카이트 나노입자 기술을 개발했다.이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 국제 학술지인 ‘사이언스(Science)’에 표지 논문으로 1월15일(목)자로 게재됐다.인간이 인식하는 정보의 70퍼센트(%) 이상이 시각을 통해 전달되는 만큼 디스플레이 기술은 오랫동안 현대사회에서 가장 중요한 핵심 산업 중 하나로 인식돼 왔다.1990년대 일본이 글로벌 디스플레이 시장을 주도했으나 이후 한국은 LCD와 OLED 기술에 대한 공격적인 투자로 시장의 주도권을 확보해왔다.최근 중국 디스플레이 기업들이 정부 차원의 강력한 지원을 바탕으로 빠르게 시장 점유율을 확대하면서 OLED 기술 격차도 점차 좁혀지고 있다.이러한 상황에서 기존 OLED를 넘어설 수 있는 근본적으로 새로운 차세대 디스플레이 기술 개발이 국가적·산업적 과제로 부상하고 있다.이러한 배경에서 이태우 교수 연구팀이 2014년 원천 특허부터 시작해서 10여 년간 세계적으로 선도해 온 페로브스카이트 발광체는 차세대 디스플레이용 핵심 소재로 주목받고 있다.페로브스카이트는 유·무기 양이온, 중심 금속 양이온, 할라이드 음이온으로 구성된 이온 결정 구조를 가지며 매

▲ 서울공대 재료공학부 이태우 교수팀, 완전 신축성 OLED 세계 최고 효율 달성(왼쪽부터 이태우 서울대학교 교수, 유리 고고치(Yury Gogotsi) 드렉셀대학교 교수, 주환우 서울대학교 박사, 김현욱 서울대학교 박사과정, 한신정 서울대학교 박사, 장단전(Danzhen Zhang) 드렉셀대학교 박사) [출처=서울대학교 공과대학]서울대(총장 유홍림)에 따르면 공과대학(학장 김영오) 재료공학부 이태우 교수와 미국 드렉셀(Drexel)대 유리 고고치(Yury Gogotsi) 교수의 공동 연구팀이 차세대 신축성 발광 소자의 한계를 극복하고 세계 최고 효율의 완전 신축성(fully stretchable) 발광 소자를 개발했다.완전 신축성 발광 소자란 모든 구성층이 신축성을 갖는 발광 소자를 뜻한다. 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 1월15일 게재됐다.웨어러블 기기 시장이 급성장하면서 피부에 직접 부착해 생체 신호를 실시간으로 시각화할 수 있는 웨어러블 디스플레이의 중요성이 높아지고 있다.하지만 기존 신축성 디스플레이는 주로 딱딱한 비신축성 발광 소자를 신축성 인터커넥트(interconnect)로 연결한 구조를 사용해 인장 시 접합부 신뢰성이 낮고 피부 밀착성이 떨어지며 표시 화질이 저하되는 한계를 지니고 있었다.이에 반해 완전 신축성 디스플레이는 소자 자체가 늘어나는 구조이기 때문에 웨어러블 환경에서 고해상도를 유지하며 안정적인 디스플레이 구현이 가능하다.그럼에도 완전 신축성 올레드(OLED)는 고유 신축성(intrinsically stretchable) 발광층과 전극 기술에서 근본적인 난제를 안고 있었다.발광층의 경우 유기 반도체에 신축성을 부여하기 위해 부드러운 절연성 탄성체(elastomer)를 첨가해야 하는데 이로 인해 엑시톤 전달 경로가 끊어져 전하 수송과 엑시톤 에너지 전달, 발광 효율이 모두 크게 저하된다.전극 역시 기존 올레드에 쓰이는 딱딱한 금속 전극을 사용할 수 없어 금속 나노와이어를

▲ 서울공대 재료공학부 강기석 교수팀, 단결정 양극재 분야 기술적 난제 해결(왼쪽부터 강기석 서울대학교 재료공학부 교수, 전영준 서울대학교 재료공학부 연구원) [출처=서울대학교 공과대학]서울대(총장 유홍림)에 따르면 공과대학(학장 김영호, 이하 서울공대) 재료공학부 강기석 교수 연구팀이 SK온과의 공동 연구를 통해 대형 입자로 구성된 고밀도 단결정 양극 전극을 개발했다.이번 연구는 단결정 양극 소재 합성의 기술적 난제를 규명하고 새로운 합성 경로를 제시한 성과로 세계 최고 권위 학술지인 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 게재됐다.현재 배터리 업계에서 널리 사용되는 다결정(Polycrystalline) 양극재는 여러 입자가 뭉친 구조로 압연 공정이나 충·방전 과정에서 균열이 발생해 수명 저하 및 가스 생성 가능성이 있다.반면 단결정(Single-crystalline) 양극재는 하나의 단위 입자가 단일한 결정 구조로 이루어져 있어 쉽게 균열이 발생하지 않아 수명과 안정성이 뛰어나다.그러나 단결정 양극재는 소재 합성 과정에서 입자를 크고 균일하게 성장시키면서 구조적 안정성까지 확보하는 것은 어려워 업계의 난제로 꼽혀왔다.특히 니켈 함량이 높은 양극 소재일수록 단결정 생성에 고온·장시간 열처리가 필요한데 이 과정에서 양이온 무질서 현상이 발생해 배터리 성능과 수명 저하 문제가 나타났다.양이온 무질서(cation disorder)는 니켈 기반 양극 소재에서 리튬과 니켈 이온의 비슷한 크기 때문에 각자 있어야 할 층을 벗어나 서로 뒤섞여 배열되는 현상이다. 이로 인해 리튬 이온 이동이 원활하지 않아 배터리 출력, 충·방전 속도 저하 등을 야기한다.서울공대 연구진과 SK온은 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 합성 방법을 고안했다. 구조적 안정성이 뛰어나고 결정 성장이 용이한 나트륨 기반 단결정을 먼저 만든 뒤 이를 이온 교환 방식을 통해 리튬 기반으로 대체하는 방식이다.이를 통해 튼튼한 단결정 구조를

▲ 왼쪽부터 서울대학교 재료공학부 임현우 박사(제1저자), 서울대학교 재료공학부 김진영 교수(교신저자), 국민대학교 응용화학부 이찬우 교수(교신저자), 한국과학기술연구원 유성종 박사(교신저자)[출처=서울대학교]서울대(총장 유홍림) 공과대학(학장 김영오)에 따르면 재료공학부 김진영 교수 연구팀이 국민대 이찬우 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 유성종 박사 연구팀과 함께 차세대 친환경 수소 생산을 선도할 전기화학 촉매를 개발했다.연구팀이 설계한 코어-쉘(Core-shell) 구조의 루테늄(Ru) 기반 나노클러스터 촉매는 극소량의 귀금속 사용만으로도 세계 최고 수준의 성능과 안정성을 확보했다는 평가를 받고 있다. 실제 산업용 수전해 장비에 적용 시에도 뛰어난 효율을 입증했다.이번 연구 결과는 촉매 분야의 저명 학술지인 ‘Energy & Environmental Science (IF: 32.4, JCR 상위 0.5%)’ 최신호에 게재됐다. 특히 학술지의 커버 논문으로도 선정돼 연구의 혁신성과 학문적 가치를 입증했다.연소 시 이산화탄소를 배출하지 않는 수소는 기존 화석 연료를 대체할 친환경 에너지원이다. 이 친환경 수소의 생산에는 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 수전해 기술이 쓰인다.특히 전기 분해를 통해 고순도 수소를 생산하는 ‘음이온 교환막 수전해(이하 AEMWE)’는 차세대 기술로 주목받고 있다.이 기술을 상용화하려면 높은 효율과 안정성을 갖춘 촉매 전극의 존재가 필수적이다. 그러나 현재 대표적 촉매로 사용되는 백금(Pt)은 높은 비용과 빠른 열화(degradation)로 인해 상용화의 걸림돌이 되고 있다.때문에 그 대안으로 비귀금속에 기반한 촉매가 연구되고 있지만, 효율이 낮고 불안정한 촉매라는 한계가 있다. 이에 공동 연구팀은 백금 대비 2배 이상 저렴한 귀금속인 루테늄(Ru)에 기반한 ‘코어-쉘 나노클러스터 촉매(Core-shell Nanocluster Catalyst)&rsq

▲ 시계 방향으로 서울대학교 재료공학부 문동훈 연구원(단독 1저자), 이원식 연구원(참여저자), 장혜진 교수(참여저자), 이관형 교수(교신저자), 한정우 교수(참여저자)[출처=서울대학교 공과대학]서울대(총장 유홍림) 공과대(학장 김영오)에 따르면 재료공학부 이관형 교수 연구팀이 다양한 기판 위에서 웨이퍼 면적의 단결정(single-crystal) 2차원 반도체를 직접 성장시킬 수 있는 신기술 ‘하이포택시(Hypotaxy)’를 세계 최초로 개발했다.같은 학부의 장혜진, 한정우 교수 연구팀과 함께 연구했다. 이번 연구 결과는 2025년 2월20일 세계 최고 권위의 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.최근 인공지능(AI) 기술 발전에 따라 반도체 성능 향상의 필요성이 커졌고 소자의 전력 소모를 줄이려는 연구 또한 활발해졌다.따라서 기존의 실리콘을 대체할 새 반도체 소재가 주목받는 중인데 그중 얇은 두께와 뛰어난 전기적 특성을 지닌 2차원 물질 ‘전이금속칼코겐화물(Transition metal dichalcogenide, 이하 TMD)’이 차세대 반도체로 주목받고 있다. 그러나 이를 높은 품질로 합성해 산업적으로 활용할 수 있는 대량 생산 기술이 부족한 실정이다.현재 가장 유망한 합성 기술인 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)은 전기적 특성의 저하, 성장한 TMD의 전사(transfer, 다른 기판으로 옮기는 추가 공정) 등의 문제를 안고 있다.높은 결정성(crystallinity)을 갖는 기판 위에서 TMD를 성장시키는 ‘에피택시(epitaxy)’ 방식도 성장 후 전사 과정이 수반되고 특정 기판만 사용 가능하다는 한계가 있다.반도체 및 박막 소재 제작에 필수적인 기술로 여겨졌던 이 방식은 합성 시 TMD의 결정성, 표면, 층수가 불균일해 전기적 성능이 저하되는 약점도 존재한다.고품질 TMD에 기반한 고도의 3차원 집적화

▲ 서울대 재료공학부 3학년 유경민 학생[출처=서울대학교 공과대학]서울대 공과대학에 따르면 재료공학부 유경민 학생(22학번, 20)이 투명 전극 연구의 학문적 우수성을 인정받아  ‘알프레드 쿠퍼 장학상(Alfred R. Cooper Scholars Award)’을 수상했다.알프레드 쿠퍼장학상은 세라믹 분야에서 가장 권위 있는 학회인 미국 세라믹학회(American Ceramic Society, ACerS)가 학부생 논문 공모전 주관해 주는 상이다.또한 알프레드 쿠퍼 장학상은 유리 및 광학 소재 분야에서 연구 성과가 탁월한 학부생을 격려하기 위해 제정된 상으로 수상자에게는 500달러의 상금과 상패가 수여된다.매년 미국에서 개최되는 재료공학 분야 컨퍼런스인 ‘미국재료학회(Materials Science & Technology, MS&T)’에서 자신의 연구 성과를 구두 발표할 기회를 얻는다.이번 수상을 통해 우수 논문으로 선정된 유경민 학생의 연구 논문은 재료공학 분야의 SCIE급 상위 10%에 해당하는 국제 학술지 ‘저널 오브 올로이스 앤 컴파운즈(Journal of Alloys and Compounds)’에 게재됐다.재료공학부 정인호 교수 연구실에서 인턴십 과정을 밟은 유경민 학생은 최운오 박사과정생과 함께 투명 전극 연구를 진행한 바 있다.투명 전극이란 투명하면서도 전류가 잘 흐르는 재료를 말하며, 이러한 특성 때문에 태양 전지, 터치스크린 등에 사용된다.유경민 학생은 투명 전극에 주로 사용되는 산화 인듐(indium oxide, In2O3)에 산화 주석(tin oxide, SnO2)과 산화 아연(zinc oxide, ZnO)이 추가된 물질이 1400℃ 이상의 고온에서 어떤 거동을 보이는지 연구했다.그 결과, 지금까지 보고된 적 없는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)의 혼합 산화물(In2Sn2Zn2O9)을 발견하는 성과를 거뒀다. 뿐만 아니