극한물성시스템 구현을 위한 파동에너지 제어기술

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연구과제명 메타 금속-유기 구조체 개발과 이를 이용한 에너지저장

연구책임자

소속 에너지소재연구실
전화 042-860-3531
이메일 hyunuk@kier.re.kr
연구분야 에너지저장, 전기전도성
공동연구자
  • 김광섭(한국기계연구원), 김경식(한국기계연구원), 문명운(한국과학기술연구원, 위탁연구책임자), 강기주(전남대학교, 위탁연구책임자), 한승민(한국과학기술원, 위탁연구책임자)
연구목표 ■ 유기분자와 금속이온의 자기조립(self-assembly)을 통해 높은 표면적과 전도성을 가진 메타 금속-유기 구조체 (Meta Metal-Organic Frameworks, MMOFs)를 개발하고자 한다. 개발된 메타 금속-유기 구조체는 에너지 저장용 전극재료로 활용되어 에너지밀도 및 출력을 향상시키고자 한다.
연구내용 ■ 본 연구과제에서는 나노 구조 설계 및 제어에 대한 미시적 관점에서의 연구자의 의도를 반영하여 Bottom-up 방식으로 분자들을 자기조립하여 수 나노미터 기공크기를 갖는 메타 MOF를 개발하고자 하며 이러한 재료는 에너지 저장 전극재료로 활용되어 에너지저장 용량을 획기적으로 향상 시킬 것이다. 또한, 메타 MOF가 메타구조체를 갖는 박막을 제조하여 광학적 특성을 조절할 수 있도록 할 것이다.
기대효과 ■ Bottom-up의 분자들의 자기조립을 통해 연구자가 원하는 형태로 다양한 기공크기 및 표면적을 가지는 있는 전도성 MOF 메타재료를 개발할 수 있다. 이러한 메타 MOF는 형태적으로 1차원, 2차원, 3차원 구조를 가질 수 있으며 이를 활용하여 다른 금속산화물 혹은 금속과 다시 자기조립하는 방식의 빌딩블록으로 사용할 수 있음을 고려하여 새로운 복합소재를 개발 할 수 있다. 규칙적인 나노 기공을 가지고 있는 메타 MOF를 필름 형태로 제조하면 전자기파를 제어할 수 있는 패턴화된 메타구조체로 개발이 가능하고 높은 표면적과 전도성을 가지는 메타 MOF를 에너지저장용 전극 재료로 활용하면 에너지저장 용량을 세계최고 수준으로 향상시킬 수 있다. 궁극적으로는 태양전지와 에너지저장 시스템이 결합된 일체형 자가 에너지저장 시스템을 구현하여 자율 독립전원 소자로 활용하고자 한다. 새로운 형태의 물질/소자의 합성과 물성연구는 국제 저명학술지에 다수의 논문으로 발표할 수 있을 것이 확실하며 또한 다수의 산업재산권을 확보할 수 있으리라 기대된다.

논문

준비중 입니다.

특허

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