백승현·최준명 교수 연구팀, 늘리면 열전도도가 증가하는 신개념 방열 나노소재 개발

백승현·최준명 교수 연구팀, 늘리면 열전도도가 증가하는 신개념 방열 나노소재 개발 - 신축성 고무에 3.4나노미터 은 입자를 균일 분산해 잡아당길수록 열·전기 전도도 향상 - 화면을 접고 펴는 폴더블폰 등 차세대 전자기기 발열 문제를 해결할 핵심 기술 기대 본교 기계공학부 백승현·최준명 교수 연구팀이 소재를 늘릴수록 전기전도도 및 열전도도가 오히려 향상되는 새로운 나노복합소재를 개발하고, 이를 폴더블폰의 안정적인 방열 기술에 성공적으로 적용했다고 밝혔다. 스마트폰이나 전자기기는 작동할 때 많은 열이 발생하며, 열을 제때 식히지 못하면 기기가 멈추거나 수명이 단축된다. 특히 접거나 늘어나는 차세대 유연 전자기기는 구부러질 때 열이 밖으로 잘 빠져나가지 못하는 문제가 있었다. 보통 물체를 고무줄처럼 늘리면 내부 입자 사이가 멀어져 열이나 전기가 잘 통하지 않게 되는데, 연구팀은 이러한 상식을 뒤집는 소재를 설계했다. 연구팀은 잘 늘어나는 실리콘 고무 안에 머리카락 굵기의 수만 분의 일 크기인 3.4나노미터(nm) 은 입자들을 4.1나노미터라는 아주 좁은 간격으로 고르게 분산시켰다. 이처럼 입자 사이 간격을 10나노미터 이하로 극도로 좁히자, 전자가 장애물을 통과해 이동하는 '양자 터널링' 현상이 발생했다. 그 결과 소재를 잡아당겨 길게 늘려도 열이 장애물에 부딪히지 않고 전달하는 '탄도성 수송' 과 유사한 현상이 나타나 열전도도가 증가했다. 나아가 연구팀은 입자 사이의 간격이나 고무의 화학적 특성을 정밀하게 조절하면, 상황에 따라 열전달을 조절하는 '열 스위칭 소재'로도 확장할 수 있음을 규명했다. 최준명 교수는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 소재가 늘어날 때 내부 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되며 열을 더 효과적으로 전달하는 미시적 원리도 입증했다. 백승현 교수는 “이번 연구는 나노 단위에서 입자 사이의 에너지 장벽을 정밀하게 제어해 늘릴수록 열전도도가 증가하는 독특한 물리 현상을 발견하고, 이를 폴더블폰 등 유연한 전자제품의 발열 제어에 적용할 수 있음을 입증한 데 큰 의미가 있다”고 연구 의의를 전했다. 백승현 교수가 교신저자로 참여하고 무하메드 아지말 연구교수와 천성수 연구원이 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 성과는 재료 과학 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 2026년 8월 24일 온라인 게재되었다. 이번 연구는 교육부 한국연구재단 대학중점연구소사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구(창의연구형) 및 국가연구소(NRL2.0) 사업, 한국과학기술연구원 기본사업(전략연구사업), 과학기술사업화진흥원 실험실특화형 창업선도대학사업의 지원을 받아 수행되었다. ▲ 나노복합소재 전자⋅포논 수송 개략도 및 폴더블 휴대폰 방열 시연 예시 ※ 논문명: Ballistic-like Thermal Transport Between Fillers in Highly Conductive Stretchable Nanocomposites ※ 학술지: Advanced Functional Materials ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/adfm.77937

기계공학부 이원영 교수 연구팀, 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지의 정량적 내구성 설계 기준 제시

기계공학부 이원영 교수 연구팀(제1저자 김준규 석박통합과정생)은 세계적으로 권위 있는 학술지 중 하나인 Applied Catalysis B: Environment and Energy (IF = 19.7, JCR < 5%)에 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지의 안정적인 장기 운전을 위한 질화포텐셜 기반의 정량적 내구성 기준을 제시한 연구결과를 게재하였다. 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지는 별도의 외부 개질기 없이 암모니아를 직접 활용하여 고효율로 전력을 생산할 수 있는 에너지 변환 시스템이다. 그러나 불완전한 암모니아 분해로 인해 전극 내부에 미분해 암모니아가 잔존하며, 이는 금속 촉매의 질화현상을 통한 구조적 열화를 유발하여 장기 내구성을 저하시킨다. 이에 연구팀은 질화현상의 열역학적 구동력을 나타내는 질화포텐셜(KN)을 정량적 지표로 도입하고, 금속 촉매의 질화현상이 발생하는 임계조건을 기준으로 정량적인 내구성 설계 기준을 제시하였다. 질화포텐셜이 임계값 이하로 유지될 경우 질화 현상과 이에 따른 전극의 구조적 열화가 억제되어 장기간 안정적인 연료전지 작동이 가능함을 확인하였다. 이러한 열역학 기반 내구성 설계 기준은 향후 전극 설계와 운전조건 설정을 위한 가이드라인으로 활용되어, 고내구성 암모니아 직접주입형 고체산화물 연료전지 개발을 위한 기반이 될 것으로 기대된다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287, RS-2026-25501632)의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127354

성균관대, '제4회 AI 자율주행 경진대회' 성료… 미래차 핵심 인재 양성의 장 마련

성균관대, '제4회 AI 자율주행 경진대회' 성료… 미래차 핵심 인재 양성의 장 마련 • AI 칩·SW 두 부문에 예선 51개 팀 228명 참가, 본선 30개 팀 128명 열띤 경연 • 고교 특별팀 참가·산학 멘토링·유튜브 생중계로 미래차 교육 저변 확대 우리 대학은 지난 7월 30일(목) 자연과학캠퍼스 반도체관 라운지에서 '제4회 성균관대학교 AI 자율주행 경진대회'를 성황리에 개최했다. 미래차 분야의 핵심 인재 양성을 목표로 열린 이번 대회는 AI 칩 부문과 소프트웨어(SW) 부문으로 나뉘어 진행됐으며, 대회 전 과정이 유튜브로 생중계되어 교내외 구성원들이 실시간으로 경연을 함께했다. 특히 경기자동차과학고등학교 학생들이 특별팀으로 참가해 고등학생과 대학생이 자율주행 기술을 겨루고 교류하는 뜻깊은 무대가 펼쳐졌다. 참가 학생들은 실제 차량의 약 5분의 1 크기인 소형 전동차에 카메라, 라이다(LiDAR), 초음파 센서를 장착하고 AI 기반 자율주행 시스템을 직접 설계·구현했다. 경기는 정해진 트랙을 최단 시간에 완주하는 '주행 경기'와 다양한 과제를 수행하는 '미션 경기'로 치러졌다. 학생들은 대회에 앞서 사전 교육과 멘토링 프로그램을 통해 자율주행 기술을 익히며 실전 대응 역량을 키웠다. 예선에는 AI 칩 부문 24개 팀, SW 부문 27개 팀 등 총 51개 팀(228명)이 참가해 치열한 경쟁을 벌였고, 이 가운데 부문별 15개 팀씩 총 30개 팀(128명)이 본선에 진출했다. 대회 당일 현장에는 본선 참가자와 운영진 외에도 유지범 총장을 비롯해 기업 전문가와 교수 등 50여 명이 참석해 학생들을 격려하고 기술·진로 상담을 진행했다. 치열한 경연 끝에 영예의 대상(성균관대학교 총장상)은 SW 부문 '은제야 현대 가자' 팀과 AI 칩 부문 '425' 팀에게 돌아갔다. '은제야 현대 가자' 팀은 기계공학부 김수경·강민철·문선빈·정은제, 전자전기공학부 김명균 학생으로, '425' 팀은 수학과 권기혁, 데이터사이언스융합전공 김태건, 전자전기공학부 김유찬, 기계공학부 박현서, 경영학과 김호용 학생으로 구성됐다. 이번 대회는 학생들이 하드웨어와 소프트웨어를 아우르는 자율주행 시스템을 스스로 개발하고, 실제 주행 트랙에서 그 성능을 검증하는 실전 교육의 장이 되었다. 참여 교수와 기업 전문가의 멘토링, 고교 특별팀의 합류, 유튜브 생중계가 어우러지며 대학·고교·산업계가 함께 미래차 인재 양성의 저변을 넓혔다는 평가를 받았다. 전재욱 미래차 부트캠프 사업단장은 "대회를 준비하며 수많은 시행착오 속에서도 끝까지 도전한 학생들에게 큰 박수를 보낸다"며 "이번에 얻은 소중한 경험이 학생들이 더 큰 도전을 향해 나아가는 든든한 발판이 되기를 기대한다"고 밝혔다. 유지범 총장은 "미래형 자동차의 자율주행 기술은 AI, 소프트웨어, 반도체 등 첨단 기술이 융합된 대표적인 분야이자 안전하고 편리한 미래 사회를 구현하는 핵심 동력"이라며 "참가 학생들이 대한민국 미래 모빌리티 산업을 혁신할 핵심 인재로 성장하기를 아낌없이 응원한다"고 전했다. 한편 이번 대회는 교육부 '첨단산업 인재양성 부트캠프 사업(미래차 분야)'에 선정된 성균관대 미래차 부트캠프 사업단(단장 전재욱 교수)이 주최하고, 현대모비스가 후원했다.

기계공학부 이원영 교수 구조적·전자적 특성을 동시에 제어한 차세대 에너지 저장 ·변환용 고성능 수전해 전극 개발

양이온 교환 공정 기반 코발트 수산화물 전극을 활용한 에너지 저장 및 변환 디바이스 적용 개념도 이원영 교수 연구팀 (제1저자 김용빈 박사과정생, 한승우 석박통합과정생)은 세계적으로 권위있는 학술지 중 하나인 Advanced Science (IF=14.1, JCR<9.4 %)에 구조적 우수성을 가지는 수산화 코발트 전극으로 전환하는 동시에 전자적 특성 및 결함 조절 농도에 대한 연구결과를 게재하였다. 알칼라인 수전해전지는 상온에서 그린수소 생산이 가능한 에너지변환시스템으로 주목받고 있으나, 기존 촉매의 낮은 활성과 고온 합성 조건의 제조 공정의 한계로 전기화학적 성능 향상에 한계가 있다. 성균관대학교 이원영 교수 연구팀은 바나듐 양이온 교환법을 적용해 메조다공성 코발트 수산화물 전극을 합성하였다. 고가의 바나듐 유입은 코발트의 산화 상태를 증가시키고 산소 결함 형성을 촉진한다. 이 공정은 상온에서 전극의 구조를 재구성하는 동시에 산소 공공과 코발트의 산화 상태를 효과적으로 제어해 산소 발생 활성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한 개발된 전극은 차세대 수전해 시스템뿐만 아니라 슈퍼커패시터와 아연-공기전지에서도 우수한 성능을 구현함으로써, 특정 시스템에 국한되지 않는 범용 전극 설계 전략으로서의 가능성을 제시했다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 (2022R1A2C3012372, RS-2024-00448287), 한국 기후에너지환경부 (RS-2025-02654073)의 지원을 받아 수행되었다. 논문정보 https://doi.org/10.1002/advs.76610