Nano Composite Materials Lab.

백두산 기자 | 승인 2020.11.30 18:24

미국 스탠포드 대학교 연구팀이 Scopus 데이터를 사용하여 6개의 인용 지표를 고려하는 복합 지표의 순위를 기반으로 전 세계 학문분야별 상위 2% 과학자 명단을 발표한 결과로 지난 10월 16일(금)자로 게재된 ‘Updated science-wide author databases of standardized citation indicators’

(https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000918)에서 확인이 가능하다.

스탠포드 대학교 연구팀은 연구자의 생애업적 부분과 2019년 단일 연도 부분으로 발표했다.

2019년 단일 연도 기준으로는 조중상, 노수영, 김범수, 권오민, 박진희, 백기엽, 홍진태, 김원재, 강성민, 최경철, 황방연, 양병도, 이스마일 무함마드(Ismail Muhammad) 등 161,441명 중 13명의 연구자가 선정됐다.

연구개발비 등 총 17억원 지원 확보

충북대학교 조중상 교수(공업화학과)가 설립한 교원창업기업인 ㈜제이에스테크랩(JS Tech Lab)이 중소벤처기업부의 기술창업지원 프로그램인 ‘딥테크 TIPS(Tech Incubator Program for Startup) 패스트트랙’에 최종 선정됐다. 이에 따라 이 업체는 연구개발비 15억원을 포함한 총 17억원 규모의 자금지원을 받게 됐다.

㈜제이에스테크랩은 자체 개발한 MORPHA 플랫폼 기반 하이드록시아파타이트(HAp) 필러 기술을 보유하고 있다. 이 기술은 기존 필러와 달리 인체에 존재하는 무기질 성분을 활용해 높은 안전성과 조직 친화성을 갖췄으며, 단순 볼륨 보충을 넘어서 진피층에서 자가 콜라겐 생성을 유도한다. 또한 시술 시 통증과 부작용이 적은 점에서 기술의 혁신성이 높게 평가돼 1차 기술성 평가에서 높은 점수를 받아 2차 시장성 평가를 면제받는 ‘패스트트랙’으로 선정되며 기술력을 인정받았다.

현재 제이에스테크랩은 국내외 바이오메디컬 기업들과 약 12억원 규모의 구매 확약 계약을 체결하며 상용화 가능성을 입증하고 있으며, 글로벌 유통사와의 협업을 통해 해외 시장 진출에도 속도를 내고 있다.

이와 함께 반려동물 구강케어 시장에서도 성과를 내고 있다. 자체브랜드 ‘본그린HAp’는 반려견과 반려묘를 위한 구강관리 제품으로 하이드록 시아파타이트의 재광화 및 플라그 제거 기능을 활용해 치아표면 스크래치 복원, 치석 및 세균 제거 등에 효과를 보이며 안정적인 매출을 올리고 있다.

조중상 대표는 “㈜제이에스테크랩은 안전성과 기능성을 동시에 확보한 차별화된 기술을 바탕으로 글로벌 필러시장에 도전할 것”이라며 “충북대 교원 창업기업으로서 기술 상용화와 해외진출을 적극적으로 추진하겠다”고 밝혔다.

한편, 딥테크 TIPS는 정부가 추진하는 ‘초격차 스타트업 1000+’ 프로젝트의 핵심 프로그램으로, 10대 신산업 분야의 유망 기술창업기업을 선발해 집중 육성하는 사업이다.

충북대학교(총장 고창섭) 공업화학과 조중상 교수 연구팀이 진행한 연구결과가 슈프링어(Springer)에서 발간하는 저명한 국제학술지인 'Advanced Composites and Hybrid Materials(재료과학분야 상위 1.8%, 평균인용지수(IF) 20.1)'에 게재됐다.

. 이번 연구는 그래핀과 Sb2Se2.2 나노결정으로 구성된 3차원 구조체를 차세대 리튬-황 전지로 적용한 결과로, 4.0C[1.0C=1675 mA/g]의 높은 전류밀도에서 천번이 넘는 충방전에도 불구하고 90% 이상의 용량 유지율과 높은 출력 및 수명 성능을 보였다. 이는 기존의 상용 리튬이온 전지를 대체할 수 있는 차세대전지로서 리튬-황 전지의 상용화를 위한 새로운 구조체적 접근법을 성공적으로 제시한 연구로 평가받는다. 

연구를 통해 Sb2Se2.2 나노결정에 결함을 생성시킴으로써 리튬 폴리설파이드가 강한 정전기적 인력에 의해 전해질로 용출되는 것이 억제됐고 이로써 매우 긴 수명 특성을 나타낼 수 있었다.

또한 중공 구조 전체에 개방형 기공을 도입함으로써 전해질 침투를 용이하게 해 전하 종의 확산속도를 더욱 향상시킬 수 있었다.

특히 전기전도성과 물리적 강도가 높은 그래핀 프레임워크가 구조체의 견고함을 향상시키고 빠른 이온/전자 전달을 위한 수많은 경로를 만들어 뛰어난 출력 및 수명 성능 또한 얻을 수 있었다. 

해당 연구에서 제시한 결함을 통한 재료의 열역학적 에너지 제어 메커니즘이 적용된 구조체는 이차전지 뿐만 아니라 센서, 촉매 등 다양한 분야로의 확장 적용이 가능할 것으로 평가받는다.

한편 이 연구는 한국연구재단 집단연구사업인 지역혁신 선도연구센터(RLRC)사업과 스마트 에너지 인력양성 사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구진으로는 임동희 환경공학과 교수와 공동연구로 진행됐으며, 사로하 라케시 박사후연구원, 이재섭(박사 3년), 조성우(석사 2년), 환경공학과 신동윤 박사후연구원이 참여했다.

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[한국강사신문 장한별 기자] 충북대학교(총장 김수갑)는 공업화학과 조중상 교수 연구팀이 진행한 연구가 스프링거 사이언스+비즈니스 미디어(Springer)에서 발간하는 저명 학술지 나노 마이크로 레터스(Nano-Micro Letters, impact factor:16.419)에 지난 4월 28일(목)자로 온라인 게재됐다고 2일 밝혔다.

조중상 교수가 주도하고 이재섭(석사 졸업, 제1저자), 사로하 라케시(박사 후 연구원, 제2저자)가 참여한 이 논문은‘Porous Microspheres Comprising CoSe2 Nanorods Coated with N-Doped Graphitic C and Polydopamine-Derived C as Anodes for Long-Lived Na-Ion Batteries (장 수명 특성의 소듐 이차전지의 음극소재로 질소 도핑된 결정질 탄소 및 폴리도파민 유래 탄소로 코팅된 CoSe2 나노로드 복합 다공성 마이크로스피어의 설계)’라는 제목으로 게재했다.

이 연구는 질소 도핑된 결정질 탄소 및 폴리도파민에서 유래된 전도성 탄소층이 코팅된 CoSe2 나노로드 복합 다공성 마이크로스피어를 설계하여 소듐 이차전지 음극소재로 적용 시 2.0 A g-1의 매우 높은 전류밀도에서 5000번의 충‧방전에도 불구하고 12 mA h g-1의 용량을 지속적으로 유지했다. 이는 기존의 상용 리튬 이차전지의 음극소재를 대체 가능한 소듐전지의 새로운 구조체적 접근법을 성공적으로 제시했다는 점에서 의의가 있다.

이는, CoSe2의 충‧방전동안 발생하는 구조 내 응력을 주변에 코팅된 흑연질 탄소와 폴리도파민 유래 탄소층이 효과적으로 수용해줌으로써 구조체적 안정성이 향상되어 5000사이클 이라는 매우 긴 수명 특성을 나타낼 수 있었다.
또한, 구조체 전체에 정밀하게 제어된 기공을 도입함으로써 충‧방전 시 전해질 침투를 용이하게 하였고 구조체 내 소듐 이온의 확산속도를 더욱 향상시켜주었다. 이와 함께, 전기전도성이 높은 질소 도핑된 흑연질 탄소와 폴리도파민 유래 탄소층이 전지의 충‧방전 과정 중 구조체 내 전자의 이동경로 역할을 하여 합리적인 출력 성능 또한 얻을 수 있었다. 해당 연구에서 제시한 두 종류의 전도성 탄소가 코팅된 다공성 구조는 이차전지뿐만 아니라 다양한 응용분야로의 확장 적용이 가능할 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업 및 지역대학우수과학자지원사업, 기업수요맞춤형 이차전지 전문인력 양성사업의 지원을 받아 수행됐다.

출처 : 한국강사신문(https://www.lecturernews.com)

(청주=국제뉴스) 이재기 기자 = 충북대학교(총장 김수갑) 공과대학 공업화학과 이재섭(석사 2년), 사로하 라케시(박사 후 연구원)씨가 진행한 연구가 존 와일리 앤 선즈(Wiley)에서 발간하는 저명한 학술지 스몰메소즈(Small methods, impact factor:14.188)에 지난 7월 28일자 온라인 게재됐으며 연구결과의 중요성을 인정받아 표지논문으로도 선정됐다.

이번 연구는 ‘Rational design of perforated bimetallic (Ni, Mo) sulfides/N-doped graphitic carbon composite microspheres as anode materials for superior Na-ion batteries (소듐 이차전지 음극소재로서의 이성분계 전이금속 황화물/질소 도핑된 흑연질 탄소 복합 다공성 마이크로스피어의 합리적 설계)’ 라는 제목의 연구다.

이 연구는 이성분계 전이금속 황화물과 질소 도핑된 흑연질 탄소로 구성된 고밀도 다공성 구조체를 설계해 소듐이온 전지로 적용 시 높은 수명 및 출력 성능을 보고했다. 또한 1.0 A g-1의 높은 전류밀도에서 300번의 충·방전에도 불구하고 252 mA h g-1의 용량을 지속적으로 유지했다.

이런 결과는 기존의 상용 리튬이차전지의 음극소재를 대체가능한 소듐전지의 새로운 구조체적 접근법을 성공적으로 제시했다는 점에서 의의가 있으며, 해당연구에서 제시한 정밀 타공된 다공성 구조는 이차전지뿐만 아니라 연료전지, 센서, 촉매, 제약 등 다양한 분야로의 확장 적용이 가능할 것으로 기대된다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업 및 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

[한국강사신문 한상형 기자] 충북대학교(총장 김수갑)는 본교 화학공학과 정상문 교수(대학원부원장 및 대학원정책실장 겸임), 공업화학과 조중상 교수, 청주대 태양광에너지공학과 김재광 교수 연구팀이 섬유형태의 전극을 이용하여 고무줄처럼 늘어남과 동시에 매우 높은 에너지밀도를 갖는 고효율 stretchable (늘어나는) 배터리를 개발하는 데 성공했다고 지난 10일 밝혔다.

충북대‧청주대 공동연구팀은 주석 산화물 음극입자 및 리튬인산철 양극입자를 각각 전기전도성이 매우 높은 탄소 매트릭스에 균일하게 복합화 할 수 있는 다공성 섬유 공정기술을 개발했다. 이렇게 제작된 전극소재를 주름진 구조의 전극 설계에 적용함으로써 기존 상용전지(100–265 W·h/kg) 대비 매우 높은 에너지밀도(459 W·h/kg)를 구현했을 뿐만 아니라 유연성과 동시에 고무줄처럼 자유자재로 늘어날 수 있는 신축성을 확보했다.

이번 연구는 최근 몸에 착용하는 웨어러블 기기에 대한 수요증가에 따라 자유자재로 휘어지는(flexible) 배터리에 대한 연구에서 더 나아가 고무줄처럼 늘어나기까지 하면서 배터리의 성능은 유지되는 신개념의 차세대 에너지 저장장치가 주목받고 있다. 신축성 배터리는 피부에 부착하여 각종 건강관리용 센서의 에너지 저장소자로 이용될 수 있기 때문에 최근 신개념의 인체피부부착 형 건강관리 장치를 가능하게 할 핵심부품으로 여겨지고 있다. 그러나 몇몇 보고된 바 있는 신축성 배터리는 낮은 에너지 밀도 및 열악한 사이클 안정성을 나타내므로 상용화하는 데에는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 1차원 구조의 나노섬유 전극, 부직포 형태의 신축성 겔고분자 전해질 및 주름구조의 전극설계를 통해 고성능 신축성 배터리에 대한 새로운 접근법을 성공적으로 제시했다.

연구 전반을 주도한 정상문 교수는 “본 연구에서 제시한 공정기술을 신축성 전지에 적용하여 전지의 성능을 크게 개선함과 동시에 고무줄처럼 늘어나기 때문에 향후 몸에 부착해 사용하는 웨어러블 디바이스의 대중화를 크게 앞당길 수 있는 기술" 이라고 전망했으며, 조중상 교수는 "탄소 매트릭스에 전극입자와 메조기공을 균일하게 분산시키는 공정기술을 섬유형태의 1차원 소재에 적용함으로써 인장/수축 과정에서도 안정적인 전지용량 및 매우 향상된 에너지 밀도를 확보할 수 있었으며, 해당 공정기술은 배터리뿐만 아니라 다양한 신축성 기기에 적용 가능할 것”이라고 말했다. 김재광 교수는 “신축성이 있는 고분자 소재를 이용하여 부직포 형태의 겔 고분자 전해질을 제작함으로써 전지의 신축성 향상과 동시에 인장/수축 과정 중 1차원 전극구조와 함께 내부 단락을 효과적으로 억제할 수 있다”고 의의를 설명했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업의 지원을 받아 수행됐으며 오장혁(충북대, 석사2년, 지도교수 조중상), 권오현(청주대, 석사2년, 지도교수 김재광)씨가 공동 제1저자로 실험을 주도했으며, 연구결과는 국제저명학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, Impact factor: 15.84)에 지난 9월 9일(수)자로 게재됨과 동시에 연구결과의 중요성을 인정받아 표지논문으로도 선정됐다.

출처 : 한국강사신문(https://www.lecturernews.com)

재료화학회지A 표지논문 선정

[중부매일 김금란 기자］ 충북대학교(총장 김수갑) 공업화학과 조중상 교수 연구팀이 고집적된 CNT(탄소나노튜브) 다발로 구성된 섬유를 이용해 고효율의 flexible(휘어지는) 배터리를 개발하는 데 성공했다.

충북대에 따르면 조중상 교수 연구팀은 전기전도성이 매우 높은 CNT 다발을 수십 나노의 Fe2O3(산화철)입자와 균일하게 복합화해 섬유형태로 고 집적이 가능한 공정기술을 개발함으로써 매우 유연해 자유자재로 휘어질 수 있는 flexible 배터리를 개발했다고 밝혔다.

이 연구 결과는 국제저명학술지인 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry:RSC) 학술지 Journal of Materials Chemistry A(재료화학회지A, Impact factor:9.931) 온라인판에 지난 4월 10일자로 게재됐으며, 연구결과의 중요성을 인정받아 곧 출판되는 학회지의 표지논문으로도 선정됐다.

이 연구는 최근 몸에 착용하는 휴대전화 등 웨어러블 기기에 대한 수요가 증가함에 따라 자유자재로 휘어지면서도 배터리의 성능은 유지되는 신개념의 차세대 에너지 저장장치가 주목받고 있으나 기존의 딱딱한 소재의 부품들로는 웨어러블 기기로의 적용이 어려워 한계가 있었다.

조 교수는 "고 집적된 CNT 다발로 구성된 flexible 전극은 기존 리튬 이차 전지의 성능을 크게 개선함과 동시에 자유자재로 휘어지는 유연성을 갖기 때문에 향후 몸에 착용해 사용하는 웨어러블 디바이스의 대중화를 크게 앞당길 수 있는 기술"이라고 전망했다.

조 교수가 주도하고 오세환씨(석사 2년, 제1저자)가 참여한 이번 연구는 청주대 김재광 교수 연구팀과 함께 한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업 및 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.

출처 : 중부매일 - 충청권 대표 뉴스 플랫폼(https://www.jbnews.com)