우리 연구실은 MLCC(적층세라믹캐패시터)용 핵심 유전체 소재의 고상 합성부터, 이를 응용한 차세대 에너지 저장 장치(리튬이온전지 및 전고체전지)의 성능 한계 극복에 이르기까지 폭넓은 다학제적 융합 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 단순한 원천 소재의 합성에 머물지 않고, Tape casting 및 Paste printing 등 실제 산업 현장의 양산 공정에 준하는 제조 기술을 연구실 규모에서 구현함으로써 소재의 기초 물리화학적 물성이 최종 디바이스의 성능으로 직결되는 메커니즘을 규명하고 최적화하는 데 주력하고 있습니다.

[Core Research Area]

•  유전체 소재 설계 및 MLCC 요소 공정 연구

1. 소재 합성 및 구조 제어 : B-site 이온(TiO2)의 복합 결정 구조화를 통해 BT, BZT, TiO2 단독 조성 등 새로운 유전체 소재를 고상합성법으로 개발합니다. 구조적 결함 제어 및 Pinning 효과를 통해 극한 환경에서도 유전 특성이 유지되는 메커니즘을 연구합니다.
2. 양산형 슬러리 및 시트 공정 : 합성된 분말을 활용하여 테이프 캐스팅 공정에 최적화된 슬러리 레시피를 개발합니다. 분말의 조건이 슬러리 Rheology와 최종 Green sheet의 물리적/전기적 물성에 미치는 상관관계를 규명하고, 시트 적층 칩 제조를 통해 종합적인 유전 특성을 평가합니다.

•  유전체-배터리 융합 기술(Nanodot 코팅을 통한 전극 동역학 제어)

1. 유전 분극 기반 이온 가속 및 표면 보호 메커니즘 : 우리가 자체 개발한 다양한 유전체 물질을 배터리 양/음극 활물질 표면에 Nanodot 형태로 결착시켜 복합 전극 소재를 구현합니다.
2. 동역학적 한계 돌파 : 유전체의 포화 분극(Ps)과 거대 유전장이 리튬 이온의 진입 시 정전기적 안정화 에너지(Ustab)로 작용하여 계면 저항(Rct)을 극적으로 낮추고, 층상 구조 붕괴를 막아 이온 확산(DLi)을 가속하는 Electric field funneling 효과를 실험적·수학적으로 입증합니다. 이를 코인셀 및 파우치셀 평가를 통해 검증합니다.

• 산화물계 전고체전지 및 고도화된 전극 인쇄 공정

1. 산화물계 고체전해질 구현 : MLCC 유전체 슬러리 공정 기술을 전고체전지에 횡전개하여, 산화물계 고체전해질의 대면적/박막화를 위한 최적의 슬러리 공정 레시피를 개발합니다. 공정 조건과 고체전해질의 전지 성능 간의 핵심 상관성을 규명합니다.
2. Paste 기반 배터리 전극 인쇄 기술 : MLCC 내부 전극 인쇄용 Paste 제조 기술을 차세대 배터리 양/음극 공정에 도입합니다. 활물질 페이스트의 유동 특성과 인쇄 조건이 최종 배터리의 전기화학적 성능 및 수명에 미치는 영향을 분석하여, 기존 전극 제조 방식의 한계를 넘는 새로운 Scale-up 공정 솔루션을 제시합니다.

본 연구실은 세라믹 나노소재의 계면 설계와 기능성 복합화를 중심으로 연구를 수행합니다. 특히 육방정 질화붕소(h-BN)를 비롯한 이차원 세라믹 나노입자의 표면 기능화와 콜로이드 분산 제어를 기반으로, 전기영동 증착(EPD) 등 습식 공정을 통해 고분자·세라믹 기지 내 나노입자의 배향과 분포를 정밀하게 조절합니다. 이를 통해 방열 특성과 전자파 차폐(EMI shielding) 성능이 요구되는 기능성 나노복합소재를 설계하며, DLS·제타전위 분석과 벡터 네트워크 분석(VNA)을 활용하여 계면 및 전자기 물성을 정량적으로 평가합니다.

아울러 제일원리 계산(DFT)과 기계학습 원자간 포텐셜(MLIP)을 도입하여 소재의 포논 수송, 유전 및 전자기 물성을 원자 수준에서 예측하고, 이를 실험 결과와 교차 검증함으로써 계산과 실험이 상호 보완하는 연구 체계를 구축하고 있습니다. 이러한 접근을 통해 소재 합성부터 물성 예측, 기능 구현에 이르는 전 주기를 아우르는 연구를 지향합니다.

저희 연구팀은 차세대 기능성 나노복합소재를 기반으로 첨단 부품·디바이스 분야의 원천기술을 개발하는 연구를 수행하고 있습니다. 첨단소재–로보틱스–AI·양자·바이오 응용을 연결하는 융합 연구를 통해 대한민국의 국가전략기술과 미래 신산업을 선도할 핵심 기술을 개발하는 것을 주된 미션으로 삼고 있습니다. 신소재·화학·바이오·전기전자·메카트로닉스 등 다양한 분야를 융합하고, 새로운 아이디어와 도전을 바탕으로 실질적인 연구 성과와 미래 기술을 만들어가는 연구실을 지향합니다.