2018년 주요 성과

◎ 윤순길 교수, (주)위더스 테크에 기술이전

우리 학과 윤순길 교수는 최근 ㈜ 위더스 테크에 무결점, 무전사 그래핀 성장에 대한 특허를 기술 이전했다(2018년 7월 19일). 현재까지 모든 대면적 그래핀은 고온(약 1,000℃)에서 성장해 다양한 기판에 전사해 사용하는데, 이때 발생하는 많은 결함들로 상용화에 걸림돌이 되어왔다. 윤순길 교수팀은 약 150℃ 이하에서 전사가 필요 없는 대 면적, 무결점 그래핀 성장에 성공했으며, 이번에 이 기술을 이전(1억 5백만원)했다. 이번 이전한 기술의 연구는 한국연구재단(2015-2020년)의 지원으로 진행됐으며, 국내 특허 3건과 미국 특허 2건이 포함되어 있다. 윤순길 교수는 향후 현재 4인치 wafer-scale의 그래핀을 ㈜ 위더스 테크의 지원을 통해 8인치 그래핀으로 성장하는 장비 구축(약 2억 7천만원)을 진행하고 있으며 이 연구가 성공하면 roll-to-roll 공정을 수행하여 상용화를 추진할 예정이다. 윤순길 교수는 “8인치 그래핀으로 성장하는 기술이 상용화되면 그래핀 성장 기술의 획기적 발전을 가져와 전자산업의 큰 페러다임을 형성할 것”이라고 말했다.

◎ 윤순길 교수, 아리랑 TV 방영

우리 학과 윤순길 교수는 지난 2019년 2월 7일 아리랑 TV에 출연하여, 현대 사회의 문제인 에너지 고갈현상에 대응하기 위하여 에너지 하베스팅 분야인 태양전지, 압전소자, 열전소자의 연구 및 활용이 몹시 중요하며 더불어 현재 융복합-전자 부품 산업의 추세인 유연성화, 경량화, 단순 공정화에 발맞추어 지속적인 연구가 중요하다는 고견을 언급하였다.

◎ 특허 출원 및 등록

홍순익 교수

1. 금속간화합물 강화된 고엔트로피 합금 및 그 제조방법, 국내 특허

본 발명은 가공 및 열처리을 통하여 고엔트로피 합금의 FCC 기지조직(matrix)에 나노크기의 금속간화합물 이나 석출물(CuAl계, TiCu계, ZrCu계, TiSi계, ZrSi계, NiSi계)을 반응 유도에 의해 형성시키고 균일하게 분산시켜 분산강화와 석출강화 효과에 의해 극한 환경에서 우수한 강도와 기계적 특성을 구현하며 고온안정성이 향상된 제2상 금속간화합물 강화된 고엔트로피 합금, 및 이의 제조 방법에 관한 특허이다.

2. 쌍정 및 상변태 변형유기 고엔트로피강 및 그 제조방법, 국내 특허

본 발명은 고엔트로피 합금의 configurational entropy에 의한 고용체 기지 형성 개념을 철강재료에 도입하여, 다양한 합금원소의 종류와 함량을 엔트로피가 증가하는 방향으로 설계함으로써 엔트로피의 증가에 의한 취성 금속간화합물의 형성을 억제하여 가공성 및 가공경화 성능이 우수한 고엔트로피 강 및 그 제조방법에 관한 것으로 구체적으로, 쌍정 및 상변태에 의한 twin boundary 나 phase boundary가 전위의 이동을 방해하여 가공경화 속도를 증가시켜 강도와 연성을 동시에 증가시킴으로써 기계적 특성이 더욱 향상된 고엔트로피 강 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

3. Cr 필라멘트 강화 CrMnFeNiCu(Ag)계 고엔트로피 합금 및 그 제조방법, 국내 특허

본 발명은 우주항공, 비행체 엔진, 화학, 조선, 기계 등의 부품 소재 내지 극한 환경에서 사용되는 부품 소재 등에 사용될 수 있는 금속합금에 관한 것으로서 Cr 필라멘트를 기지내에 형성시키고 균일하게 분포시켜 기계적 특성를 획기적으로 향상시킬 수 있는 Cr 필라멘트 강화 CrMnFeNiCu(Ag) 계 고 엔트로피 합금에 관한 것이다.

4. Cr Filament-Reinforced CrMnFeNiCu(Ag)-Based High-Entropy Alloy and Method for Manufacturing the Same, 미국 특허

김의태 교수

1. 그래핀 상에 은 나노선의 직접 성장 방법, 국내 특허

본 발명은 그래핀 층 상에 선택적으로 은 나노선을 직접 성장시킬 수 있어 그래핀-은 나노선 하이브리드 패턴의 형성에 적용할 수 있는 그래핀 상에 은 나노선의 직접 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (A) 기판 상에 그래핀 층을 형성하는 단계; (B) 그래핀 층이 형성된 기판을 은 나노입자의 전구체 용액에 침지 하는 단계; 및 (C) 상기 은 나노입자의 전구체 용액에 구연산염을 가하여 환원시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 상에 은 나노선의 직접 성장 방법에 관한 것이다.

김현석 교수

1. 트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자, 국내 특허

트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자에 관해 개시되어 있다. 개시된 트랜지스터는 산화물 반도체로 형성된 채널층을 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체는 GaZnON을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 채널층에서 Ga과 Zn의 총 함유량에 대한 Ga의 비율은 0.5∼4.5 at% 정도일 수 있다. 상기 Ga과 Zn의 총 함유량에 대한 Ga의 비율은 1∼3 at% 정도일 수 있다.

2. 트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자, 국내 특허

트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자에 관해 개시되어 있다. 개시된 트랜지스터는 채널층으로 입사하는 빛을 차단하는 기능을 갖는 광차단층을 포함할 수 있다. 상기 광차단층은, 예컨대, 탄소계 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄소계 물질은 그래핀 산화물, 그라파이트 산화물, 그래핀, CNT 등일 수 있다. 상기 광차단층은 채널, 소오스 및 드레인 중 적어도 하나와 게이트 사이에 구비될 수 있다.

3. 트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자, 국내 특허

트랜지스터와 그 제조방법 및 트랜지스터를 포함하는 전자소자에 관해 개시되어 있다. 개시된 트랜지스터는 다층구조를 갖는 산화물 채널층을 포함할 수 있다. 상기 채널층은 게이트절연층 측으로부터 순차로 배열되는 제1층및 제2층을 포함할 수 있다. 상기 제1층은 도전체(conductor)일 수 있고, 상기 제2층은 상기 제1층보다 전기전도도가 낮은 반도체(semiconductor)일 수 있다. 상기 제1층은 게이트 전압 조건에 따라 공핍 영역(depletion region)이 될 수 있다.

김현유 교수

1. 증기발생장치 및 이의 제조방법(Steam generator and method of the same), 국내 특허

물 위에 부유하며 태양광을 흡수하여 증기를 발생시키는 증기발생장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 일면에는 친수성의 전도성 고분자층이, 타면에는 소수성 고분자층이 형성되어 다양한 흡수대역을 가지며, 효율적이고 안정적으로 증기를 발생시킬 수 있다. (출원일: 2018.01.23)

2. 복합 산화물 지지체와 단원자로 이루어진 복합 삼원계 촉매 및 이의 제조 방법(Ternary catalyst and a method for producing the same), 국내 특허

복합 산화물 지지체(CeO2-TiO2) 계면에 백금 촉매가 고르게 분산된 삼원계 촉매 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 경제성, 상업성, 대량화에 유리하며, 제조된 삼원계 촉매는 높은 촉매 활성도와 낮은 활성화 에너지 장벽 및 높은 반응 표면적을 가진다. (출원일: 2018.10.12)

3. 복합 산화물 지지체와 단원자로 이루어진 복합 삼원계 촉매 및 이의 제조 방법(Ternary catalyst and a method for producing the same), PCT 특허

복합 산화물 지지체(CeO2-TiO2) 계면에 백금 촉매가 고르게 분산된 삼원계 촉매 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 경제성, 상업성, 대량화에 유리하며, 제조된 삼원계 촉매는 높은 촉매 활성도와 낮은 활성화 에너지 장벽 및 높은 반응 표면적을 가진다. (출원일: 2018.12.28)

2018년 수상 실적

◎ 한준현 교수 "제28회 과학기술 우수논문상" 수상

국내 최고 권위를 자랑하는 제28회 과학기술 우수논문상에 충남대 교수 6명이 선정되었고, 이중 우리 학과 한준현 교수가 수상하였음. 과학기술 우수논문상은 2017년 발표된 국내 과학기술학회 학술지 논문 중 학회별로 추천한 논문을 대상으로 과학기술단체총연합회의 심사를 거쳐 선정하는 국내 과학기술계의 최고 권위 학술상임. 한준현 교수는 한국표면공학회지에 게재한 "직조된 SiC 섬유의 구리코팅에 미치는 무전해 도금 조건의 영향"으로 수상을 하였음.

-뉴스티앤티: http://www.newstnt.com/news/articleView.html?idxno=21603

-충청헤럴드: http://www.ccherald.kr/news/articleView.html?idxno=5185

-금강일보: http://www.ggilbo.com/news/articleView.html?idxno=522963

◎ 윤순길 교수 "IAAM Medal Award" 수상

2018년 2월 4일-8일의 기간동안 싱가포르에서 개최된 Advanced Materials World Congress (AMWC) 2018 학술대회에서 우리 학과 윤순길 교수가 International Association of Advanced Materials (IAAM) Medal Award를 수상하였음. 본 학회는 스웨덴 스톡홀름에 위치한 IAAM가 조직한 소재 분야 각 분야의 전문가들이 참여하는 권위 있는 학회로 올해도 약 300여 편의 발표가 있었음. 윤순길 교수는 전사공정을 하지 않고도 그래핀 대면적화가 가능한 ‘Large-scale high quality monolayer graphene grown directly at 150 ℃ via plasma-assisted thermal CVD’ 기술을 발표하여, 그래핀 연구분야 난제에 대한 새로운 패러다임을 제공하였음.

2018년 우수 논문 실적

Unraveling inherent electrocatalysis of mixed-conducting oxide activated by metal nanoparticle for fuel cell electrodes

저널명 : Nature Nanotechnology

분야 : Materials Science Multidisciplinary 상위 1.4%, IF 37.49

우리 학과 김현유 교수 그룹은(전산재료과학연구실, www.cnucmsl.com) KAIST 신소재공학과 정우철, 김상욱 교수 그룹과 공동으로 수행한 연구 결과를 나노 분야 세계 최고 학술지인 Nature Nanotechnology 2019년 3월호에 표지논문으로 발표하였음. 이 논문에는 우리 학과 박사과정 2년차 하현우 학생이 공동 제1저자로, 김현유 교수가 공동 교신저자로 참여하여, 고체산화물 연료전지 촉매의 반응 메커니즘을 전자밀도함수 이론을 이용한 시뮬레이션을 통해 분석하였음.
본 결과는 금속 나노패턴기술을 통해 반도체 기판에 균일한 금속 나노입자들을 합성하여 하나의 나노입자가 가지는 고체산화물 연료전지 반응에 대한 촉매 특성을 고온에서 세계 최초로 정확히 분석하다는 점에서 의의가 크며, 매우 적은 양의 촉매를 이용해 고성능의 연료전지를 디자인할 수 있는 원천기술로서 추후 연료전지 분야만 아니라 물분해, 수소생산 장치 등, 에너지 기술에 광범위하게 적용될 수 있을 것으로 기대됨.

Selective SnOx Atomic Layer Deposition Driven by Oxygen Reactants

저널명 : ACS Applied Materials & Interfaces

분야 : Materials Science Multidisciplinary 상위 10%, IF 8.097

우리 학과 전산재료과학연구실 유미 학생은 (지도교수: 김현유) 한양대학교 신소재공학부 박진성 교수 연구팀과 공동으로 ALD (Atomic Layer Deposition)를 이용한 SnOx films의 제조과정에서 서로 다른 반응물(ozone, water)이 사용될 때, 각각 SnO2와 SnO 두 종류의 반도체 films이 형성됨을 확인하였으며, 이에 대한 SnOx films의 성장 메커니즘을 분석하였음. 이 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 재료분야 권위지인 ACS Applied Materials & Interfaces에 출판되었으며, 제조 공정 조절을 통해 Sn 단일 소재로 p-n junction과 같은 반도체 소자 제조가 가능함을 증명하였다는 점에서 의의가 큼.

Reduction of magnetic resonance image artifacts of NiTi implant by carbon coating

저널명 : Materials Science & Engineering C

분야 : Materials Science Biomaterials, IF 5.080

우리 학과 대학원생 한태양군 (지도교수: 한준현)은 최근 NiTi재료 연구결과를 Bio Material분야 유명 학술지 Mater. Sci. Eng. C에 게재하였다. 본 연구에서는 MRI 촬영 시, 몸 안에 생체용 금속재료가 삽입되어 있을 경우 MRI 영상이 손상되어 정상적인 이미지를 얻을 수 없는 MR 영상 왜곡 현상을 완화시키기 위해 생체용 금속재료인 NiTi합금 표면에 반자성 물질인 탄소 소재를 코팅함으로써 자기민감도를 감소시키는 연구를 진행하였다. NiTi합금 표면에 그래핀, 그래핀 옥사이드, CNT를 코팅함으로써 NiTi합금의 자기민감도를 크게 감소시킬 수 있었으며 이에 따라 MRI 촬영 시 MR 영상 왜곡 현상이 완화된 것을 확인할 수 있었다. 기존 MR 영상 왜곡 현상 완화에 관한 연구에서는 MRI 하드웨어와 소프트웨어에 대한 연구가 주로 연구되었으며, 자기민감도가 낮은 새로운 생체용 금속재료 개발에 대한 연구는 자기민감도 이외에 기계적 특성, 생체적합성 등을 동시에 만족시켜야하는 어려움 때문에 연구된 바가 거의 없다. 하지만 본 연구에서 진행한 방법은 기존에 사용되고 있는 생체용 금속재료 표면에 생체적합성이 우수한 탄소 소재를 코팅함으로써 기계적 특성과 생체적합성을 동시에 만족시킬 뿐만 아니라 자기민감도를 손쉽게 감소시킬 수 있는 방법이며, NiTi합금뿐만 아니라 다른 생체용 금속재료에도 적용할 수 있는 범용적인 MR 영상 왜곡 저감 방법이 될 수 있다.

Highly Stable Thin-Film Transistors based on Indium Oxynitride Semiconductor

저널명 : ACS Applied Materials & Interfaces

분야 : Materials Science Multidisciplinary 상위 10%, IF 8.097

우리 학과 김현석 교수팀은 최근 RF sputtering 공정으로 제작된 InON 박막의 특성을 실험적 및 이론적으로 분석하여 연구 결과를 게재하였다. 또한 InON을 TFT의 활성층으로 사용한 첫 연구이다. InON 박막은 공기중에서 높은 안정성을 보이며, InON TFT는 In2O3 혹은 ZnON TFT에 비해 NBIS에 높은 안정성을 보인다. XPS를 이용한 산소 1s peak 분석은 In2O3에 질소가 반응하여 InON을 형성함에 따라 산소 부족 영역의 상대 분율이 현저하게 감소한다는 것을 보여 주며, 이는 가전자대 최대 에너지 준위가 위로 이동함으로써 발생하는 것으로 판단된다. DFT 계산 결과 InN의 formation energy가 Zn3N2에 비해 훨씬 낮기에 InON이 ZnON 보다 대기중에서 높은 안정도를 보임을 나타낸다.

Suppressed ionic contamination of LiNi0.5Mn1.5O4 with a Pt/ITO/stainless steel multilayer current collector

저널명 : Ceramics International

분야 : Materials Science Ceramics 상위 10%, IF 3.057

우리 학과 김현석 교수팀은 고효율 리튬이온 배터리 제조를 위한 LNMO 연구결과를 최근 게재하였다. 본 연구에서는, LNMO 양극 박막을 RF-sputtering을 이용해 Pt가 코팅된 스테인리스 (SS) 기판 위에 상온에서 증착하였다. 또한 박막 열처리에 따른 결정화 효과를 연구하기 위하여 500, 600, 700°C로 처리하였다. Annealing 온도가 증가함에 따라 양극 박막의 전기화학 특성을 감소시키는, 기판과 LNMO 박막 사이의 상호 확산이 일어났다. 이러한 현상을 완화하기 위해 본 연구에서는 ITO 박막을 Pt와 SS기판 사이에 중간층으로 도입하였다. ITO 박막은 전기화학적으로 안정하고 기판과 LNMO 사이의 효과적인 확산방지층으로 작용하여 리튬이온 배터리 적용을 위한 LNMO의 전기화학 특성을 향상시켰다.

Catalytic CO Oxidation over Au Nanoparticles Supported on CeO2 Nanocrystals: Effect of the Au-CeO2 interface

저널명 : ACS Catalysis

분야 : Chemistry Physical 상위 10%, IF 11.384

우리 학과 전산재료과학연구실 하현우 학생은 (지도교수: 김현유) UNIST 에너지 및 화학공학부 안광진 교수 연구팀과 공동으로 CeO2 위에 지지된 Au 나노입자의 CO 산화 촉매 반응의 메커니즘을 실험과 시뮬레이션을 통해 완벽히 제시하여, 그 결과를 미국 화학회에서 발간하는 촉매 분야 학술지 ACS Catalysis에 발표하였다. 본 연구는 시뮬레이션과 실험의 복합 연구를 통해 나노입자에서 일어나는 촉매 반응에 대한 한 단계 발전한 해석을 제시하고, 다양한 반응 조건에 따르는 촉매의 특성 분석에 대한 기초를 마련하였다는 점에서 의의가 있다.

Compositional effect of two-dimensional monodisperse AuPd bimetallic nanoparticle arrays fabricated by block copolymer nanopatterning on catalytic activity of CO oxidation

저널명 : Chemical Communications

분야 : Chemistry Multidisciplinary 상위 20%, IF 6.29

우리 학과 전산재료과학연구실 안혜성 학생은 (지도교수: 김현유) KAIST 화학과 박정영 교수, KAIST 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀과 공동으로, self-assembled block copolymer 나노패터닝 기술을 이용하여 AuPd 나노 촉매를 제조하고, AuPd 나노입자의 Pd 함량 변화와 이에 따르는 CO 산화 반응 특성의 상관관계를 분석, 확인하였다. 이 결과는 영국 화학회에서 발간하는 화학 분야 권위지인 Chemical Communications에 출판되었으며, AuPd 합금계 나노입자의 표면 조성을 변화시켜 CO 산화반응에 대한 활성을 정확하게 조절할 수 있다는 것을 확인하였는 점에서 그 의의가 크다.

Robust graphene-wrapped PtNi nanosponge for enhanced oxygen reduction reaction performance

저널명 : Journal of Materials Chemistry A

분야 : Energy Fuels 상위 10%, IF 9.931

우리 학과 전산재료과학연구실 안혜성, 하현우 학생은 (지도교수: 김현유) 응용화학공학과 최호석 교수 연구팀과 공동으로 포름산 환원제를 이용한 그라핀으로 둘러싸인 PtNi 나노 스폰지 촉매를 우수한 산소환원반응 (연료전지 반응) 촉매로 새롭게 제시하고, 그 결과를 영국 화학회에서 발간하는 재료화학분야 권위지인 Journal of Materials Chemistry A에 발표하였다. 안혜성 학생과 하현우 학생은 이 논문에서 전자밀도함수 이론 시뮬레이션을 이용하여 그라핀-PtNi 복합 촉매의 구조 형성 메커니즘과 우수한 촉매 특성의 원인을 확인하였다.

Dislocation creep behavior of CoCrFeMnNi high entropy alloy at intermediate temperatures

저널명 : Materials Research Letters

분야 : Materials Science Multidisciplinary 상위 15%, IF 6.161

우리 학과 홍순익 교수 연구팀은, 4, 5원계 이상의 합금 원소가 비슷한 비율로 혼합됨에도 불구하고 단상을 이루는 고엔트로피 합금의 크립 거동에 관한 연구를 최근 게재하였다. 고엔트로피 합금에서 전위의 glide는 전위 이동시 원자의 편석, 단범위칙(SROs), 적층결함에 의한 원자의 화학적 상호작용 등이 있으며, 최근에 Hong 및 Moon 등의 연구진은 클러스터나 SRO 같은 나노 크기의 불균일성 등이 저온에서 변형시 rate control에 관여한다고 보고였으며, 고온에서 균일화 영향 등으로 고엔트로피 합금에서 SRO 또는 응력 유기 규칙도 등의 영향은 감소하며, 이는 온도가 증가함에 따라 적층결함에너지가 증가하기 때문이다. 고온에서 방해물은 격자 뒤틀림과 연관되며, 구성원자들간 분포를 고려하여 이들 원자들이 전위에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 전위를 고려한 Gibbs 자유에너지식을 이용하여 기지와 원자 크기가 큰 원자들은 높은 불일치도를 갖기 때문에 온도가 높아질수록 에너지를 낮추기 위하여 전위를 끌어 당기며, 원자들의 편석을 유도한다. 본 연구에서는 원자들의 편석에 의한 전위 에너지의 감소와 원자의 크기 차이에 따른 전위주위로 원자의 편석에 대한 영향을 분석을 통하여 크립 거동을 분석하였다.

Criteria for predicting twin-induced plasticity in solid solution copper alloys

저널명 : Materials Science and Engineering A

분야 : Metallurgy Metallurgical Engineering 상위 10%, IF 3.414

우리 학과 홍순익 교수는 Fleisher-Friedel 모델에 cluster 형성에 의한 부피변화 및 cluster 형성 수를 고려하여, 원자크기 및 탄성계수 포함한 합금원소에 의한 dragging stress 유도 부분전위와 합금원소 segregation에 의한 원자크기 및 탄성계수 영향 및 전위거동 및 twin에 미치는 영향을 해석하여 전위와 합금원소와의 반응에 의한 응력은 전위에 의한 강화효과뿐만 아니라 annealing twin 과 deformation twin의 형성을 촉진하여 강도를 증가시킬 수 있음을 세계 최초로 설명하고 모델을 제시하였다.

Microstructural evolution and mechanical performance of carbon-containing CoCrFeMnNi-C high entropy alloys

저널명 : Journal of Alloys and Compounds

분야 : Metallurgy Metallurgical Engineering 상위 10%, IF 3.779

우리 학과 홍순익 교수 연구팀은 최근 carbon 첨가 고엔트로피 합금 제조에 대한 연구를 발표하였다. 본 연구에서는 주 원소에 소량의 다른 합금 원소가 첨가되는 기존합금과는 달리 4, 5원계 이상의 합금 원소가 비슷한 비율로 혼합됨에도 불구하고 단상을 이루는 고엔트로피 합금에 관한 연구이며, 대표적인 고엔트로피 합금인 CoCrFeMnNi 고엔트로피 합금에 탄소를 첨가한 합금과 첨가하지 않은 합금을 제조하여 탄소의 첨가가 주조 조직, 가공 조직 및 기계적 특성에 미치는 영향을 분석한 논문이다.

Enhanced photoelectrochemical activity in the heterostructure of vertically aligned few-layer MoS2 flakes on ZnO

저널명 : Electrochimica Acta

분야 : Electrochemistry 상위 20%, IF 5.116

우리 학과 김의태 교수팀은, 수직으로 정렬 된 MoS2 박편을 유기 금속 화학 기상 증착을 이용하여 인듐 주석 산화물 (ITO) 및 ITO/ZnO 기판 상에 성장시켰다. MoS2는 에너지 저장 및 에너지 전환 응용 분야에 유용하며, 박편의 두께는 수 층 수준 (5~10층)으로 조작되었다. 광전기화학 (PEC) 셀의 경우, 수 층의 박편형태의 MoS2 광전극은 박막형태의 광전극 (0.2 V에서 360 mA/cm2)보다 높은 광전류 밀도 (0.2 V에서 930 mA/cm2)를 나타냈으며 이는 박편구조의 고밀도 활성부위, 여기 상태로부터의 느린 밴드간 완화율 및 낮은 결함 밀도에서 기인한다. 또한, ZnO/MoS2 박편의 헤테로 구조는 0.2 V에서 1.6 mA/cm2의 현저하게 높은 광전류 밀도와 향상된 광 생성 여기자의 분리 및 전달로 인해 PEC 작동 조건 하에서 장기 안정성을 나타냈다. 따라서, 이러한 헤테로 구조물은 효율적이고, 무독성이며, 저렴하고, 지구상에 풍부한 PEC 전극으로서 유망하다.

Conformal growth of few-layer MoS2 flakes on closely-packed TiO2 nanowires and their enhanced photoelectrochemical reactivity

저널명 : Journal of Alloys and Compounds

분야 : Metallurgy Metallurgical Engineering 상위 10%, IF 3.779

우리 학과 김의태 교수팀은 금속 유기 화학 기상 증착법을 사용하여 수 층의 MoS2 박편을 밀집된 TiO2 나노선 기판 위에 균일하게 수직 성장시켰다. TiO2 / MoS2 헤테로 구조는 증가된 광 생성 전자 – 정공의 분리 및 이종접합을 통한 전달 특성으로 인해 현저하게 향상된 광전기화학 (PEC) 성능 및 장기 안정성을 나타냈다. 이종접합 전위에 의해 TiO2 / MoS2 헤테로 구조의 개시 전위는 -0.3 V로 음극 이동하여 거의 제로 전위에서 최대 PEC 반응성을 나타내었다. 반면, 불소로 도핑 된 산화 주석(FTO) 기판상의 MoS2 박편은 약 0.3V의 개시 전위를 나타냈다. 또한 PEC 성능은 수직으로 성장된 MoS2 박편의 크기에 따라 결정적인 영향을 받았는데, 적절한 나노구조에서 MoS2 박편을 조정된 조건에서 수직 성장시키는 것은 효율적이고 독성이 없고 값이 싸고 지구에 풍부한 PEC 전극으로 이들 나노 구조를 활용하는 데 필수적임을 나타낸다.

Crucial microstructural feature to determine the impact toughness of intercritically annealed medium-Mn steel with triplex-phase microstructure

저널명 : Acta Materialia

분야 : Metallurgy Metallurgical Engineering 상위 1.3%, IF 6.036

우리 학과 석사과정생 김민태 및 박탁민 군은 (지도교수: 한정호) 3상을 지니는 중망간강에서 기계적 성질에 미치는 주요 미세조직 인자를 밝혀내는 연구를 진행하였다. 중망간강은 차세대 강판의 후보군중 하나로, 저렴한 재료가격과 뛰어난 기계적 성질을 모두 지닌 강판이다. 이상 조직 내 다량의 잔류오스테나이트 분율로 변형 도중 활발한 변태유기소성을 나타내어, 뛰어난 기계적 성질을 나타낸다. 최근에는 Al을 첨가한 중망간강에서 변형 도중 쌍정유기소성 또한 발현되어 더욱 뛰어난 기계적 성질을 얻을 수 있다는 보고가 수차례 되었다. 그러나 Al으로 인해 기존 이상 조직이 델타 페라이트를 함유한 3상 조직을 나타내게 되고, 이러한 복잡한 미세조직 인자 중 기계적 성질에 가장 큰 영향을 끼치는 원인을 밝혀내는 연구는 진행되지 않았다. 본 연구에서는 3상을 지닌 중망간강에서 델타 페라이트가 기계적 성질을 저하시키는 주요 인자라는 것을 최초로 밝혀내었다.

The unexpected stress-strain response of medium Mn steel after friction stir welding

저널명 : Materials Science and Engineering A

분야 : Metallurgy Metallurgical Engineering 상위 10%, IF 3.414

우리 학과 한정호 교수는 세계 3대 용접센터 중 하나인 오사카대 Joining welding research institute (JWRI)의 히데토시 후지이 교수 팀과 협업하여, 중망간강에서 마찰교반용접 적용성을 연구하였다. 마찰교반용접은 고상 용접법으로 알루미늄 및 타이타늄 합금 등 기종 난용접성 재료에 주로 적용되는 용접법이다. 용접 온도가 높지 않다는 점에 착안하여, 중망간강 적용 시, 모재의 이상 미세조직이 용접부에서도 유지된다는 현상을 밝혀내었고, 이를 통해 마찰교반용접시 중망간강은 기계적 성질의 저하가 없다는 것을 밝혀내었다.

Defect-free graphene synthesized directly at 150 oC via CVD with no transfer

저널명 : ACS Nano

분야 : Materials Science Multidisciplinary 상위 5%, IF 13.709

우리 학과 윤순길교수가 박사과정 박병주 학생과 함께 그래핀을 가공할 때 필수적이던 전사 공정을 생략하여 새로운 고품질 대면적 그래핀 합성 기술을 개발했다. 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업 (중견연구자) 지원으로 수행된 이번 연구는 나노 분야의 권위 있는 국제학술지 ‘ACS 나노’ 저널에 발표됐으며 국내 및 해외특허 출원 중에 있다. 꿈의 나노 물질로 불리는 그래핀은 전기전도도와 열 전도성이 높고 기계적 강도가 강하며, 유연성과 투명성도 우수하다. 그래핀은 이차전지, 디스플레이 등 다양하게 응용될 것으로 기대되며, 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 그러나 일반적인 화학 증착법으로 그래핀을 합성할 때에는 반드시 다른 기판 위에 옮기는 전사 공정이 수행되는 데 이 때 여러 문제가 발생한다. 내부 결함, 그래핀 결정면의 영역(도메인) 크기와 경계면 제어의 어려움, 기판과의 접착 문제, 그래핀 표면에 발생한 주름으로 인한 특성 저하 등의 극복이 필요하다. 연구팀은 타이타늄 (Ti) 이 그래핀을 구성하는 탄소와 동일한 결정구조를 가지며 탄소와의 결합력도 우수한 점에 주목하였다. 타이타늄으로 그래핀의 주름을 제거하는 연구성과를 활용하여, 10 nm(나노미터) 두께의 타이타늄 층 위에 그래핀을 합성하는 기술을 개발했다. 특히 이번 기술은 150℃의 낮은 온도에서 고품질의 그래핀을 넓은 면적으로 합성할 수 있어 공정의 효율성과 응용 가능성을 크게 개선했다. 윤순길 교수는 “이번 연구는 기존 그래핀 소재의 단점을 보완한 새로운 개념의 무결점, 대면적 그래핀을 직접적으로 성장시키는 제조기술을 개발한 것”이라며, “그래핀이 투명하고 유연한 전자 소자에 응용될 뿐만 아니라 기존의 금, 구리 등 금속 전극을 대체할 수 있도록 기여할 것이다“라고 연구의 의의를 설명했다.