연구
연구
| 대표업적 1: 나노정보소재 융합기술 분야 난제 해결 (임상혁 교수) |
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▶ 논문 제목: Efficient and Stable Graded CsPbI3-xBrx Perovskite Solar Cells and Submodules by Orthogonal Processable Spray Coating ▶ 저자: Jin Hyuck Heo, Fei Zhang, Chuanxiao Xiao, Su-Jeong Heo, Jin Kyoung Park, Joseph J. Berry, Kai Zhu, Sang Hyuk Im ▶ 게재 정보: Joule, Vol. 5, 481-494 (2021) (10.1016/j.joule.2020.12.010) ▶ 파생 논문 4건, 파생 특허(국내 7건 및 해외 3건), 기술이전 1건, 창업 1건, 우수성과 100선 선정, 수상 2건 |
기술개요 및 창의성·혁신성
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무기 페로브스카이트는 고내구성 및 초고효율 탠덤 태양전지를 위한 탑셀로 사용되어 수소생산을 통한 탄소중립 달성이 가능한 유망한 후보로서 주목받고 있으나 낮은 용해도로 인해 기존 스핀코팅 공정으로는 균일한 박막의 구현, 대면적화 및 연속공정이 어려움.
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본 연구진은 연속적층이 가능한 스프레이 공정을 적용하여 결정성이 높은 페로브스카이트 박막을 최초로 제작함. 조성경사를 갖는 CsPbI3-xBrx 무기 페로브스카이트 박막을 세계 최초로 개발하여 태양전지 단일 소자 및 대면적 서브모듈을 구현하고 상업화 가능성을 높임.
해당 분야 기여 내용
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조성경사로 인한 내부 전기장 형성을 유도하여 전하 이동을 향상시키는 원천기술 확보
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무기 페로브스카이트 태양전지의 고효율화 및 연속 공정에 대한 산업적 해결방안을 제시하고, 고내구성을 지닌 서브모듈을 구현함으로써 에너지/환경 분야에 크게 기여
교육연구단 비전과의 부합성
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미래 산업을 선도할 무기 페로브스카이트 태양전지의 상업화를 위한 핵심 원천기술 확보
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美 에너지부 산하기관인 NREL과의 협업을 통해 도전적인 글로벌 미래인재 양성 발판 마련
업적의 우수성
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IF = 39.8, JCR Materials Science, Multidisciplinary 4/342 (분야별 상위 1.0%), 인용 69회
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본 기술로 1건의 국내특허(10-2300107) 등록과 1건의 해외특허(PCT/KR2020/016981) 출원 완료
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한국공업화학회 ENF창의혁신상(2021), 국무총리표창(2022), 국가연구개발 우수성과 100선(2022)
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페로브스카이트 태양전지 공정 기술이전 (대유플러스: 5,500만원), 소재/소자 제조업인 ㈜페로라이트를 2022년 12월 창업
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- 파생 논문 4건 (ACS Appl. Mater. Interfaces, 14, 7926-7935 (2022); Joule, 6, 1672-1688 (2022); J. Alloys Compd. 918, 165560 (2022); EcoMat, 5, e12303 (2023)) 게재
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국내특허등록 2건 (10-2486603; 10-2392485), 국내특허출원 4건 (10-2021-0083415; 10-2021-0112790; 10-2022-0076863; 10-2022-0076862), 해외특허출원 3건 (20849467.4; PCT/KR2020/016981; 17/633,247)
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대표업적 2: 차세대 에너지환경 융합기술 분야 난제 해결 (이관영 교수) |
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▶ 논문제목: The catalytic activity of Pd/WOx/γ-Al2O3 for hydrodeoxygenation of guaiacol ▶ 저자: Yoon-Ki Hong, Dae-Won Lee, Hee-Jun Eom, Kwan-Young Lee ▶ 게재 정보: Applied Catalysis B: Environmental, Vol. 150-151, 438-445 (2014) (10.1016/j.apcatb.2013.12.045) ▶ 파생 논문 11건, 관련 특허(국내 5건/해외 1건), 기술이전, 우수성과 100선 선정, 수상 4건,관련 연구기술의 축적을 통한 선도연구센터 (ERC) 수주 |
기술개요 및 창의성·혁신성
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지구온난화 문제를 해결하기 위해 신재생에너지 분야의 유망한 해결책으로 바이오매스의 원료화가 제시되고 있으나 식량자원 가격에 영향을 미쳐 온전한 신재생에너지로 사용되기에 한계가 있음. 식량 자원에 영향을 주지 않는 리그닌은 바이오매스 중 30% 정도를 차지하나 개질 반응이 어려워 저급 연료로만 주로 사용됨. 본 연구에서는 미래 식량자원에 영향을 끼치지 않고, 저급 원료인 리그닌을 고부가가치 화학물질로 개질할 수 있는 혁신적인 기술을 개발하였음.
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단일 텅스텐 산화물 대비 감마-알루미늄 산화물 지지체에 텅스텐 산화물을 담지하면 텅스텐 원자가 단일 층으로 고분산되고 산점이 극대화될 수 있다는 사실을 밝힘. 개발한 지지체를 팔라듐 활성금속과 조합한 결과, 상용촉매 대비 월등히 높은 고부가가치 탄화수소 수율을 달성하였음.
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해당 분야 기여 내용
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석유화학 원료와 달리 높은 산소함량을 가진 바이오매스를 고부가가치 화학물질로 전환하는 혁신적인 촉매/반응 기술을 개발하여 에너지/환경 분야에 크게 기여함.
교육연구단 비전과의 부합성
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지속가능 청정에너지인 바이오매스 연구를 통해 화공 미래산업을 선도할 핵심 원천기술 확보
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단일 지지체와 활성금속의 조합을 다루던 기존의 촉매개발 통념에서 벗어나 이종 지지체의 조합이라는 창의적인 연구에 도전하였고 이를 기반으로 창의적 인재를 양성함. 또한, 기존에 보고되지 않은 근임계수 시스템을 촉매반응에 도입하여 성공적으로 기술이전을 달성함.
우수성
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IF = 22.1, JCR Engineering, Environmental 분야 1위(환경/촉매분야 최고저널), 인용 140회
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후속 연구로 Catal. Commun. 86, 113 (2016), J. Catalysis 377, 343 (2019) 등 12건 논문 게재
국내특허 6건 (10-1302692/10-1336982/10-1423689/10-1436429/10-1336981/ 10-1804625) 및 해외특허 1건 (US 10-232349) 등록
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큐바이오텍 사에 대한민국특허(10-1302692)를 기술이전하여 총 2천만원의 기술이전액 수주
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국가연구개발 우수성과 100선(2016), 미래창조과학부 장관표창(2016), 과학기술훈장 도약장(2017), 한국화학공학회 촉매부문위원회 여산촉매학술상(2016), 도레이화학공학상(2022), 고려대학교 석탑연구상(2016, 2020, 2021, 2022), 석탑강의상(2014, 2020) 수상
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촉매 최적 설계 및 반응기 최적화 등의 후속 연구를 통해 선도연구센터(ERC)과제 수주
| 대표업적 3: 첨단바이오 시스템 융합기술 분야 난제 해결 (이지원 교수) |
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▶ 논문제목: Biological conversion of methane through genetic reassembly of native catalytic domains ▶ 저자: Hyun Jin Kim, June Huh, Young Wan Kwon, Donghyun Park, Yeonhwa Yu, Young Eun Jang, Bo-Ram Lee, Eunji Jo, Eun Jung Lee, Yunseok Heo, Weontae Lee, Jeewon Lee ▶ 게재 정보: Nature Catalysis, Vol. 2, 342 (2019) (10.1038/s41929-019-0255-1) ▶ 관련 특허 출원/등록 (국내 3건 출원, 해외 4건 출원, 1건 등록), 관련 연구기술의 축적을 통한 C1 리파이너리 사업 과제 선정 및 관련 기반기술의 산업체 기술이전, 우수성과 수상 2건, 국내 다수의 언론 보도 |
기술개요 및 창의성·혁신성
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기존 화학적 메탄 산화 공정의 기술·경제·환경적 측면의 문제점을 해결할 수 있는 바이오 공정 개발의 필요성이 대두되어 왔으나 성공적인 개발 사례가 전무하였음.
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본 연구는 pMMO (particulate methane monooxygenase) 활성 부위를 편집하여 huHF 표면 위에서 재조립함으로써 활성 및 안정성이 뛰어난 pMMO 기능성의 신규 효소 나노입자를 개발하고 대장균을 이용한 대량생산에 성공함. 또한, 효소 고정화 기반의 multi-cyclic 공정을 개발하여 이의 실용적 바이오공정으로서의 효용성을 제시함.
해당 분야 기여 내용
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다양한 고성능 효소 나노입자를 개발하는데 효과적으로 적용할 수 있는 효소 핵심 활성 부위 편집 및 재조립 원천기술을 확보함.
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산업적 활용가치가 높은 다양한 바이오 촉매 및 바이오공정의 개발을 활성화하고 바이오화학 분야 산업 발전에 크게 기여함.
비전과의 부합성
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C1 가스 기반 미래 에너지 창출을 위해 기존 화학산업의 한계를 극복할 수 있는 도전적이며 창의적인 융복합 기술을 개발한 연구라는 점에서 교육연구단 비전에 부합함.
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추후 산업적 활용가치가 있는 다양한 효소 나노입자의 최적 구조설계를 통해 범세계적으로 성공적인 개발 사례가 보고되지 않았던 기술적 난제를 효과적으로 해결할 수 있는 미래형 인재를 양성함.
우수성
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IF = 37.8, JCR Chemistry, Physical 분야 3/161 (분야별 상위 1.8%), 인용 62회
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바이오촉매로서의 실용적 방안을 제시하고 이를 토대로 국내특허 3건 (10-2019-0036923, 10-2021-0056794, 10-2021-0056793) 과 해외특허 4건 (USA 17/599,153, E.P.O. 20783549.7, PCT/KR2022/005480, PCT/KR2022/005481) 출원 및 해외특허 1건 (JP 558597) 등록.
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본 연구 성과를 토대로 2021년 4월 과학정보통신의 날 정부 표창장, 2022년 4월 과학기술훈장 진보장을 수상하였고, 서울신문, 동아사이언스 등 16개 이상의 국내 다수의 언론 매체에 소개되었으며, huHF scaffold 기반의 분자편집 기술을 ㈜셀레메디 사에 기술이전(기술이전료 19억 750만원에 해당하는 총 18개 특허 중 9개 특허 기술이전) 하였음.
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관련된 주제로 2020년 과학기술정보통신부·한국연구재단 원천기술개발 사업인 C1 가스 리파이너리 사업 과제에 선정되어 단독과제를 수행함(총 연구비 11억 6800만원).
본 교육연구단의 4단계 BK21사업 전반기 참여교수 및 후반기 참여교수의 최근 5년간 학술논문역량 현황을 살펴보면, 전체논문의 IF 평균 및 단독논문의 IF 평균은 8.93/8.49에서 각각 12.24/12.12로 비약적으로 증가하였고, 국내/해외/국내-해외/학과 내 공동논문 전체의 IF 평균도 8.47/10.12/11.13/9.9에서 각각 11.40/14.34/15.78/14.87로 증가하였음을 볼 수 있으며, 이를 통해 연구의 질적 수준이 우수한 참여교수로 구성하였음을 알 수 있음. 또한, 참여교수의 대표업적 논문 평균 IF는 23.7에 달함.
본 교육연구단의 최근 5년간 국내/해외 특허 건수와 기술이전 협약액을 비교 분석하면, 4단계 BK21사업 전반기 참여교수의 실적은 240편/48편 및 565,400천원 이었으며, 후반기 참여교수 실적은 222/115편 및 1,512,500천원으로, 특히 해외특허건수와 기술이전 협약액이 비약적으로 증가했음.
