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  • 신진연구자 인터뷰

    신진연구자 인터뷰는 기계공학과 건설공학 분야의 젊은 연구자들의 연구성과를 알리고자 기획되었습니다.
    대상은 박사과정 이상 40세 미만의 연구자로 뚜렷한 연구성과가 있으면 언제든 참여 가능합니다.
    또한 주변에 추천할 만한 연구자가 있으면 추천을 부탁드립니다. (ariass@naver.com)

    • 이하범 (Habeom.Lee)
      금속 나노와이어 퍼콜레이션 전극 기반 투명 소프트 액츄에이터 개발
      이하범 (Habeom.Lee)(부산대학교 기계공학부)
      이메일:hblee at pusan.ac.kr
      1156 2 1

      첨부파일  CV_hblee.pdf
    1. 본인의 연구에 대해서 소개를 부탁 드립니다.

    제 연구는 나노 물질의 다양한 성질을 탐구하고 그를 기반으로 차세대 전자기기(웨어러블 디바이스, 소프트 로봇, 스마트 센서 등)의 설계 및 제작을 목표로 합니다. 해당 목표를 달성하기 위한 연구 단계는 크게 두 줄기로 나누어 볼 수 있습니다. 먼저 나노 재료를 합성하고 그 성질을 탐구하는 재료적 관점에서의 연구가 요구됩니다. 본인은 다양한 금속/산화금속 나노입자 혹은 나노와이어 합성 기술을 보유하고 있으며 이들은 대부분 용액 공정을 기반으로 합니다. 나아가 해당 재료들을 활용하여 전극 및 소자를 제작하고 그 성능을 검토하는 기계적 관점에서의 연구가 필요합니다. 기존 재료와 대비되는 나노재료만의 다양한 성질들을 적절히 이용하기 위해서는 나노재료에 적합한 재료의 가공 및 개질, 집적, 패터닝 공정들이 개발되어야 합니다. 본인은 레이저 기반 광열 반응을 활용하여 해당 공정을 개발 및 연구하고 있습니다. 또한 본인은 이상의 나노재료 합성 및 개질 기술을 기반으로 투명하고 유연하며 심지어 신축성을 갖는 차세대 전자 기기용 전극 제작기술 또한 발전시켜 왔습니다.



    2. 본인의 대표 논문을 알려주세요.(5개 내외)


    1. Biomimetic Color Changing Anisotropic Soft Actuators with Integrated Metal Nanowire Percolation Network Transparent Heaters for Soft Robotics, Advanced Functional Materials, 28(32), 1801847, 2018 (IF=13.325)

    2. Highly Stretchable and Transparent Electromagnetic Interference Shielding Film Based on Silver Nanowire Percolation Network for Wearable Electronics Applications, ACS AMI, 9(51), 44609-44616, 2017 (IF=8.097)

    3. Nanowire-on-Nanowire: All-Nanowire Electronics by On-Demand Selective Integration of Hierarchical Heterogeneous Nanowires, ACS Nano, 11(12), 12311-12317, 2017 (IF=13.709)

    4. Highly Stretchable and Transparent Supercapacitor by Ag-Au Core Shell Nanowire Network with High Electrochemical Stability, ACS AMI, 8(24), 15449-15458, 2016 (IF=8.097)

    5. Highly Stretchable and Transparent Metal Nanowire Heater for Wearable Electronics Applications, Advanced Materials, 23(26), 4744-4751, 2015 (IF=21.95)




    3. 연구과정에서 어떤 극복해야 할 과제나 문제가 있었는지.. 그리고 이를 어떻게 해결하셨는지요?

    나노 재료란 사람의 머리카락 두께의 수만~수십만 분의 일 수준으로 그 크기가 매우 작은 재료를 말하며, 이와 같은 극히 작은 크기로 인해 기존의 일반 재료에서는 발견되지 않던 다양한 새로운 특성을 갖는 재료를 말합니다. 예를 들어 금속의 경우 수많은 자유 전자를 포함하는 물질로서 우수한 전기 전도성을 갖지만, 동시에 가시광선을 반사해 불투명한 재료로 분류됩니다. 따라서 금속 기반의 전극은 보통 빛을 투과시킬 수 있는 불투명한 전극입니다. 하지만 직경이 수십 나노미터이고 길이가 수백 마이크로미터로 종횡비가 매우 큰 금속 나노와이어를 활용하면, 금속의 우수한 전기전도성은 그대로 유지하면서 와이어들 간의 빈 공간을 통해 빛이 투과되는 투명 전극을 제작할 수 있습니다. 이와 같은 투명 전극은 그 수요가 매우 높다는 것은 잘 알고 계시리라 생각됩니다.

    극히 작은 크기로 인한 새로운 특성의 발현을 나노 재료의 대표적 장점이라 할 수 있으나, 동시에 나노 재료를 선택적으로 집적하고 가공하는 것 또한 매우 힘든 공정입니다. 이상의 문제는 이 종 이상의 서로 다른 나노 재료를 선택적으로 접합 혹은 접목시켜 단순 전극이 아닌 특정 기능을 수행할 수 있는 나노다바이스를 제작하는 데 큰 걸림돌이 되어 왔습니다. 이와 같은 문제의 해결책으로, 우리는 한 가지 나노 재료의 표면상에 다른 나노 물질을 직접 성장시킬 수 있는 기술을 개발 및 보고한 바 있습니다. 금속 나노와이어 표면에 레이저를 조사하면 해당 부분만 선택적으로 가열된다는 점을 활용하였으며, 이때 발생하는 열을 활용하여 산화 금속 나노와이어를 성장시킬 수 있었습니다. 이상의 결과를 바탕으로 순수 나노 재료로만 구성된 UV 센서를 제작하여 그 성능을 검토하였으며 해당 연구 결과는 ACS NANO 저널에 발표되어 그 가치를 인정받은 바 있습니다.



    4. 연구를 같이 진행했던 소속기관 또는 연구소, 지도교수에 대해 소개 부탁 드립니다.

    저는 한국과학기술원(KAIST)에서 석사 과정을 보냈습니다. 해당 기간은 학부를 졸업하고 처음으로 공학적 연구 활동을 시작하고 배운 시점으로써 저에게 매우 중요한 시기였다고 말씀드릴 수 있습니다. 고승환 교수님(現 서울대학교 기계공학과 교수)의 지도를 받아 나노 재료에 대한 기본 개념부터 다양한 실험 노하우, 나아가 논문 작성법까지 나노 분야 연구자로서 갖추어야 할 기본적인 개념들을 익힐 수 있었던 시기였습니다. 제가 속해있던 연구실은 기계공학, 물리학, 재료공학 등 다양한 전공의 연구자들이 모여 연구를 수행하는 곳이었고, 덕분에 다양한 전공 지식들을 좀 더 빠르게 익힐 수 있었을 뿐 아니라 저와 다른 전공 출신의 연구자들의 연구 수행 방식 혹은 사고 방식을 접하면서 좁은 틀에서 벗어나 더 폭넓은 사고를 할 수 있게 되었던 것 같습니다. 특히 고승환 교수님뿐 아니라 서울대학교 물리학과 출신의 여준엽 (現 경북대 물리학과 조교수), 홍석준 (現 한양대학교 Erica 기계공학과, 조교수) 박사님들의 지도 하에 광학 시스템에 대한 기본적인 지식들을 익힐 수 있었던 점 또한 연구자로서 매우 주요한 부분이었다고 판단됩니다. 석사 졸업 후에는 서울대학교에서 박사 과정을 보냈으며 해당 시기에는 글로벌 박사 팰로우쉽에 선정되어 3년간 연구 책임자로서 연구를 수행했던 경험이 있습니다. 고승환 교수님이 이끌고 계신 서울대학교의 ANTS 연구실은 연구원 수가 30명에 육박하는 상당히 규모가 큰 연구실이 되었으며 다양한 분야에서 나노재료 기반의 선전 기술 개발에 앞장서고 있습니다.



    박사 졸업 후에는 1년여 간 UT Dallas 의 Ray, Baughman 교수님 연구실에서 연구원 생활을 하였습니다. Ray, Baughman 교수님은 Science 저널의 에디터로 활동하고 있을 뿐 아니라 CNT 기반의 인공 근육 분야 개척자로서 지금까지도 활발한 연구활동 중에 있습니다. 이기간에 익히고 배운 기술과 또 새롭게 맺어진 인적 네트워크를 바탕으로 유연 신축성 전극뿐 아니라 소프트 액추에이터, 소프트 로봇 분야로 제 연구 분야를 넓혀 가고자 합니다.


    5. 본인이 영향을 받은 다른 연구자나 논문, 다른 분야의 협업을 하고 계신 연구자가 계신다면 소개를 부탁드립니다.

    저에게 긍정적인 영향을 주신 선, 후배분들이 셀 수 없이 많은 것 같습니다. 먼저 석사, 박사 기간 저를 지도해주신 고승환 교수님께 정말 많은 도움을 받았고 그에 무한한 감사를 표하고 싶습니다. 또한 현재 한양대학교 ERICA 캠퍼스 기계공학부에 조교수로 재직 중인 홍석준 박사는 제 전체 대학원 과정 동안 많은 조언과 가르침을 주었을 뿐 아니라 때로는 선배로 또한 때로는 친구로서 제가 좀 더 바른 방향으로 나아갈 수 있도록 훌륭한 멘토가 되어주었던 것 같습니다. 뿐만 아니라 경북대학교 물리학과에 조교수로 재직 중인 여준엽 박사님 또한 저에게 많은 영향을 주신 연구자입니다. 제가 처음 대학원 과정에 들어와 연구를 시작할 때 연구의 방향을 잡는 데 있어 큰 도움을 주셨고 지금까지도 꾸준히 많은 도움을 주고 계십니다. 이상의 세 분을 포함한 정말 수많은 분들께 큰 도움을 받아왔기에 앞으로는 받은 것 이상으로 다시 돌려 드릴 수 있도록 성실하게 연구 활동에 매진하고자 합니다.


    6. 이 분야로 진학하려는 후배들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

    돌이켜 생각해보면 비교적 최근에서야 연구가 이루어지기 시작한 나노 분야의 연구를 수행한다는 것이 쉽지만은 않았던 것 같습니다. 하지만 아직 밝혀지지 않은 재료의 새로운 특성들을 밝혀내고 나아가 그들을 활용하여 실제 유용한 일을 수행할 수 있는 소자를 제작하여 기존 제품들의 성능을 개선할 수 있다는 것을 직접 경험함으로써 이 분야의 매력을 느낄 수 있었습니다. 나노 분야야말로 재료공학, 전자공학, 기계공학, 물리학 등 다양한 전공 지식들이 요구되는 다 학제적 연구 분야라고 생각합니다. 본인의 전공 및 연구 분야에 갇히지 마시고 새로운 분야에 도전해 보신다면 자신만의 경쟁력을 갖춘 훌륭한 연구자가 되실 수 있을 것이라 생각합니다.
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    |2019.07.15
    관련 발표 영상: http://www.materic.or.kr/vod/seminar/vod/view.asp?id=5952
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