KERI_나노가열연구실
2011-06-08
정순신 (icuuci)
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한국전기연구원(KERI)의 나노가열연구실(Nano-Heating Laboratory)은 나노 스케일의 국부적인 가열 현상과 이를 응용하는 기술을 연구하는 팀입니다. 나노가열 기술은 물리학, 화학, 재료공학 및 생명공학 등의 다학제적 방법론을 이용 또는 접목하여 연구개발하는 융복합기술입니다. 본 연구실은 나노가열 중에서도 나노카본(nano-carbon)이나 나노입자(nano-particle) 등의 나노물질을 매개로 한 전자기적 국부 가열에 특별한 관심을 갖고 있습니다. 현재 다중물리(multi-physics) 모델링 및 해석을 통해 나노가열에 대한 미시적인 현상들을 체계적으로 이해하고, 이에 기초하여 미시적 또는 거시적으로 나노가열을 응용하는 기술을 연구개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 본 연구실은 국내 기관 중 최정상의 마이크로파(microwave) 나노가열 시스템을 가지고 있고, 이를 이용하여 바이오연료, 금속나노입자 합성 등에 대하여 연구하고 있으며, 국?내외 전문가들과 협동연구를 진행하고 있습니다.
본 연구실에서는 나노가열 분야에서 크게 나노가열(nano-heating), 바이오연료(bio-fuel), 금속나노입자(nano-particle)라는 세 가지 연구분야를 다루고 있습니다. 첫 번째로 나노물질에 대한 전자기적 국부 가열에 대하여 연구하고 있습니다. 두 번째로 나노가열에 의한 바이오연료의 고효율 고속 합성에 대하여 연구를 진행하고 있습니다. 세 번째로, 나노가열을 기반으로 한 one-step 나노입자 합성 기술과 그 기전 규명에 대한 연구를 수행하고 있습니다.
I. Nano-heating
나노가열은 나노 스케일에서 국부적으로 열이 발생하고 전달되는 현상입니다. 도전체 사이의 나노접점(nanojunction)에서 이동하는 전자에 의한 국부적인 가열이나 마이크로/나노 채널 내에서 광(light)에 의한 국부적인 가열, 그리고 나노촉매(nano-catalyst), 나노입자(nano-particle), 나노카본(nano-carbon) 등의 나노물질에 대한 선택적 에너지 흡수에 의한 국부 가열 등이 해당됩니다.
본 연구실에서는 나노물질에 대한 전자기파나 전자기장의 선택적인 작용에 의해 유발하는 나노 스케일의 국부적인 가열 현상에 특별한 관심을 갖고 있고, 이러한 나노가열을 이용하여 기존의 가열로는 달성할 수 없는 수준으로 바이오물질이나 나노물질을 합성하거나 처리하는 기술을 연구하고 있습니다.
II. Bio-fuel
기존의 외부가열 방식 대신에 마이크로파 가열을 이용하여 대두유, 미세조류 등의 바이오원료(biomass)를 바이오디젤(biodiesel) 등의 바이오연료(biofuel)로 빠르고 효율적으로 전환하는 기술을 연구하고 있습니다. 마이크로파 가열 방식은 마이크로파가 극성을 띤 반응물/촉매 분자에 직접적인 물리적 작용을 하는 ‘마이크로파 분자가열’에 의해 온도 상승뿐만 아니라 반응물/촉매 분자의 회전 운동 등을 일으켜 반응빈도까지 높임으로써 반응성의 혁신적 향상을 가능하게 합니다. 따라서 기존의 외부가열과 달리 마이크로파 가열을 이용하면 고온고압 조건을 만들지 않고도 반응성을 획기적으로 높일 수 있기 때문에 반응속도뿐만 아니라 에너지효율을 모두 제고할 수 있어서 매력적입니다. 본 연구실은 마이크로파 가열 방식으로 바이오디젤의 고효율 고속 합성에 대한 기초적인 효과 검증을 마치고 scale-up을 위한 핵심기술들을 연구하고 있습니다. (Fig. 1.)
III. Metallic nano-particles
나노입자(nano-particle)는 그 크기 및 형태에 따라 다른 물리적, 화학적 성질을 나타내고, 이러한 성질은 벌크(bulk) 물질에 비해 우수한 특성이 있습니다. 그로 인해 지난 30여 년간 화학, 물리학, 재료공학, 신소재공학 등의 분야에서 나노입자의 합성 기술 개발에 많은 노력을 기울여왔습니다. 나노입자 합성 기술에서 중요 요소로는 1) 나노입자의 크기 조절 가능, 2) 크기의 균일성 확보, 3) 환경 친화적인 대량 생산성을 들 수 있습니다.
본 연구실에서는 위에서 언급된 나노입자 합성의 중요 요소들을 실현시킬 수 있는 나노가열 기반 one-step 나노입자 합성 기술 개발 연구를 수행하고 있습니다. (Fig. 2.)
III. Metallic nano-particles
나노입자(nano-particle)는 그 크기 및 형태에 따라 다른 물리적, 화학적 성질을 나타내고, 이러한 성질은 벌크(bulk) 물질에 비해 우수한 특성이 있습니다. 그로 인해 지난 30여 년간 화학, 물리학, 재료공학, 신소재공학 등의 분야에서 나노입자의 합성 기술 개발에 많은 노력을 기울여왔습니다. 나노입자 합성 기술에서 중요 요소로는 1) 나노입자의 크기 조절 가능, 2) 크기의 균일성 확보, 3) 환경 친화적인 대량 생산성을 들 수 있습니다.
본 연구실에서는 위에서 언급된 나노입자 합성의 중요 요소들을 실현시킬 수 있는 나노가열 기반 one-step 나노입자 합성 기술 개발 연구를 수행하고 있습니다. (Fig. 2.)
“Think Great, Work Smart”는 본 연구실에서 추구하는 연구자의 모습입니다. 이를 위해 본 연구실에서는 구성원들의 창의적 사고를 지향하고 동시에 구성원간의 원활한 소통을 통해 그것을 극대화하는 노력을 하고 있습니다. 연구원이 가지고 있는 생각과 태도는 연구실 철학과 분위기를 만들고 이것은 결국 연구결과로 나타납니다. 연구원이 창의적인 생각과 적극적인 태도를 갖고 똑똑하게 연구함으로써 목표를 달성하고 보람을 갖게 됩니다. 연구원들은 분명한 목표를 갖고 자율적이면서 책임감 있게 연구를 하면서 다른 연구원들과 활발한 커뮤니케이션을 함으로써 연구와 인간관계 모두에서 상생(相生)을 추구하고 있습니다.
본 연구실은 시작한 지 오래되지 않았지만 한 걸음 한 걸음 착실하게 연구 기반을 다지면서 좋은 연구 성과를 내고 있습니다. 이는 “Think Great, Work Smart” 라는 연구자 상에 기반하여 연구실 구성원 간의 건전한 유대감과 열정이 만들어 낸 결과라 생각합니다. 앞으로도 본 연구실은 국내외 연구기관과의 활발한 교류를 통하여 나노가열 기술을 통해 과학기술 발전에 많은 공헌을 하고자 노력할 것입니다. 연구실 소개의 기회를 주신 KOSEN 관계자 분들께 감사 드리며, 지금 이 글을 읽고 계신 모든 분들께도 감사 드립니다.
본 연구실은 한국전기연구원(안산), 제1연구동 1209호에 위치하고 있습니다.
연구에 관심과 열정이 있으신 분들에게 본 연구실은 언제나 열려 있습니다.
전화: 82-031-8040-4170
팩스: 82-031-8040-4199
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