<본교 홈페이지 내용 전문>
 

 우리 학교 신소재공학과의 서형탁 교수(사진 왼쪽)가 한양대 전형탁 교수(사진 오른쪽)팀과 공동으로 가시광 흡수율을 기존보다 3배 이상 개선한 산화물 나노튜브를 개발했다.

 서 교수팀의 연구결과는 지난 13일 물리화학분야의 권위 있는 학술지인 ‘저널 오브 피지컬 케미스트리 C(Journal of Physical Chemistry C) 온라인판에 실렸다. 이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단의 신진연구자지원사업 및 중견연
구자지원사업의 지원을 통해 이뤄졌다.

 서 교수팀이 개발한 나노튜브는 가시광을 수월하게 흡수하고 방출할 수 있어서 태양전지나 태양광 촉매제, 광센서 등에 쓰이는 광기능성 소자로 이용될 것으로 기대된다. ‘광기능성 소자’는 빛 에너지를 전기 에너지나 화학 에너지로 바꾸거나전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 데 활용된다.

 최근 반도체 특성이 있는 나노산화물을 광기능성 소자로 개발하는 연구가 활발히 진행되어 왔지만 가시광 영역의 빛을 잘 흡수하지 못한다는 점이 한계로 지적되어 왔다. 기존 연구들은 나노산화물의 가시광 흡수율을 높이기 위해 옅은 농도의 불순물을 주입해 전자 구조를 개선해왔다. 하지만 이 작업을 통해서는 원하는 위치에 균일하게 불순물을 넣기 어려웠다.

 서 교수팀은 이에 착안해 짧은 시간동안 고온 열처리하는 공정을 통해 나노튜브 바로 아래 격자에 불순물 탄소를 균일하게 주입하는 방법을 사용했고 그 결과 가시광 흡수율을 기존 보다 약 350% 높인 이산화티타늄 나노튜브를 합성하는데 성,공했다.

 연구팀은 이번에 개발한 나노튜브를 태양광 흡수가 필요한 다양한 에너지 소자에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.


<본교 영문뉴스레터 전문- Ajou Univ. Newsletter>


 Professor Seo Hyungtak (left), who teaches material science and engineering at Ajou University, in collaboration with Professor Jeon Hyeong-tak’s research team at Hanyang University, has successfully developed a new oxide nanotube. The new tube boasts up to threetimes greater visible ray absorption.
 
 Professor Seo’s research findings were published in the online edition of the Journal of Physical Chemistry on August 13. The research was made possible with support from the Ministry of Science, ICT and Future Planning and the National Research Foundation as part of initiatives to support new and experienced researchers.
 
 The new nanotube is expected to have wide applications in diverse fields of solar energy and optics, as its ability to absorb and discharge a greater range of visible rays makes it a natural candidate for catalyzing solar energy in solar cells and optical sensors. Optic-functional devices like this tube are commonly used to convert light into electric or chemical energy, or vice-versa.
 
 Though research on developing nano-oxides into opticfunctional devices has increased significantly in recent years, the outcomes showed a failure to absorb adequate ranges of visible rays. Such research sought to improve the electron structures (and hence the visible ray absorptions) of the nanooxides by injecting into them small concentrations of foreign substances. It was, however, nearly impossible to inject consistent amounts of such concentrations into the right spots along each given device.
 
 Professor Seo’s team succeeded in injecting consistent amounts of carbon concentrations into the lattices immediately underneath the nanotubes during short-span thermoprocessing of the tubes. The result is the titanium dioxide nanotube that boasts 350 percent greater visible ray absorption than its predecessors.
 
 Professor Seo’s research team expects that the new nanotube will be used in various energy systems and devices that run based on absorption and conversion of solar energy.

<사이언스21> 

 친환경에너지는 21세기 과학기술의 최대 화두다. 특히 태양광에너지는 차세대 에너지 시대를 맞아 취할 수 있는 가장 현실적인 대안이라고 할 수 있다. 하지만 태양광에너지는 여전히 비용 대비 효율이 낮다는 한계를 지니고 있다. 진정한 차세대 에너지로 거듭나기 위해 효율은 극대화하고, 비용은 최소화할 기술혁신이 절실한 가운데 아주대학교 신소재공학과 서형탁 교수 연구팀이 괄목할만한 연구성과를 내놓았다. 연구팀은 태양광 흡수율을 4배 높인 금속나노입자 개발과 가시광 흡수율을 3배 이상 높인 산화물 나노튜브 개발에 연달아 성공하면서 태양광에너지의 효율을 획기적으로 끌어올렸다. 
 
 기존에는 가시광의 흡수와 방출을 위해 저농도의 불순물을 임의로 넣어주는 화학적 도핑을 통해 나노 구조 산화물의 전자구조를 원하는 대로 개선하는 방식을 사용해 왔다. 하지만 도핑 공정이 복잡하고 불순물이 중금속 등 고가이거나 획기적인 가시광 흡수율 개선이 이루어지지 못한다는 한계가 있었다. 특히 복잡한 구조물에서 균일한 농도의 화학적 도핑이 이루어져야 하는 기술적인 난점이 존재했다.
 
 서형탁 교수 연구팀은 간단한 열처리 공정으로 나노튜브 내·외벽의 표면하부 2nm 내에 균일하게 탄소를 도핑하는 기술을 개발함으로써 기존 방식의 한계를 극복했다. 특히 이를 적용해 가시광 흡수율(흡수율 값 1은 완전 흡수를 의미)이 도핑하지 튜브의 0.1에서 도핑 후에 0.4로 약 350% 증대되고 가시광 방출이 일어나는 이산화티타늄 나노튜브를 개발하는 데 성공했다.
 

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