경북대 전자공학부 배진혁 교수팀이 납 없는 친환경 페로브스카이트 기반 태양전지를 대상으로 광경로 길이 변조에 따른 흡수층 내부의 빛 간섭현상 메커니즘 규명을 이론적으로 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 이론적인 모델링 결과로 고효율 친환경 페로브스카이트 태양전지 상용화 기반을 마련하게 됐다. 

배진혁 교수는 "이번 연구에서 디자인된 소자는 특정 파장영역(520, 572, 659, 778nm)에서 전극으로 인한 공명 피크가 나타났다. 결과적으로 공명 피크에 대한 위상변화 연구와 수학적 알고리즘을 적용시킨다면 광/전기적 특성 향상에 따른 청정에너지 소자의 효율성이 비약적으로 개선될 것으로 기대된다”라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 지역지능화혁신인재양성사업의 지원을 받아 수행됐으며, 제1저자는 서경호 박사과정생, 교신저자는 배진혁 교수이다. 연구 결과는 원자력과학기술 분야 세계 최고 권위지인 '인터내셔널 저널 오브 에너지 리서치(International Journal of Energy Research, JCR 상위 1.5%)'에 2월자에 게재됐다.

경북대학교는 배진혁 전자공학부 교수팀이 센서의 패턴화 및 민감도를 동시에 제어 가능한 통합 일체형 기술을 개발, 100㎛(마이크로미터) 수준 초박형 신축성 미세동작 감지 센서를 구현하는데 성공했다고 28일 밝혔다.

초박형 신축성 센서는 다양한 스트레칭 주파수와 반복적인 변형에도 안정적으로 작동해 다양한 신체 움직임의 감지가 가능하다. 배 교수는 "개발된 공정은 신축성 전자소자 내 센서의 집적화가 가능하고 동시에 센서의 민감도 또한 손쉽게 조절 가능한 획기적인 기술이다. 이러한 집적화와 센서의 민감도 제어 기술은 신축성 전자소자의 응용분야 확대에도 기여할 것으로 기대된다"고 덧붙였다.

배진혁 교수팀은 "인체에 무해한 탄성 기판의 광산화를 이용해 활성층의 패턴화와 민감도를 동시 제어할 수 있는 통합 일체형 기술을 제안하고 이를 바탕으로 저가 나노재료 기반의 100μm 초박형 신축성 센서를 구현했다"고 밝혔다. 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)이라는 탄성 기판에서 특정 영역만 자외선 처리하는 방식으로 부분적 광산화를 유도, 신축 기판의 표면 에너지 및 탄성 계수를 제어했다는 것이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구자지원사업과 지역지능화혁신인재양성사업의 지원을 받아 수행됐다. 교신저자는 배진혁 교수와 김도경 박사(경북대 전자공학부 졸업, 현 LG 디스플레이 근무), 제1저자는 이진욱 석사과정생이다. 연구 결과는 미국화학회에서 발행하는 과학 저널인 'Biomacromolecules(JCR 상위 4.8%)'에 8월 14일자로 게재됐다.

관련 링크 : - 매일신문 :https://news.imaeil.com/page/view/2022072420351188365 

경북대 전자공학부 배진혁 교수팀이 디스플레이용 차세대 트랜지스터의 획기적인 성능 향상이 가능한 친환경 반도체 패터닝 기술을 개발했다고 11일 전했다.

산화물 반도체는 기존 실리콘 반도체 한계를 극복하는 디스플레이용 차세대 반도체이다. 산화물 소자의 용액 공정은 높은 생산성과 확장성으로 큰 비용 절감이 가능하지만, 반도체 결함 밀도가 증가해 낮은 전기적 특성, 안정성·균일도 저하 등의 단점이 있다. 현재 반도체 양산에 사용되는 대표적 반도체 패터닝 기술인 포토리소그래피 (Photolithography) 공정이다. 이 공정은 인체와 환경에 유해한 독성의 화학물이 사용되며 공정의 복잡도가 높다.

배진혁 교수팀은 용액 공정 반도체 패터닝을 위해 순수한 물을 사용하고 공정 단계를 4단계로 축소해 친환경적이면서 높은 생산성을 보이는 광패터닝 기술을 제안했다. 이 기술을 통해 반도체 내 결함을 최소화하고, 저온 공정으로도 높은 전기적 특성과 균일도를 보이는 디스플레이용 산화물 소자를 개발했다. 이번 연구는 용액 공정의 고질적 문제점을 해결해 기존 용액 공정 산화물 소자보다 전기적 특성과 균일도가 10배까지 향상됐다.

배진혁 교수는 “개발된 공정은 친환경적이고 높은 생산성을 가지는 동시에 현재 양산되어 제품에 적용되는 반도체 소자의 전기적 특성에 준하는 성능을 가지는 획기적인 기술이다. 또한, 제안한 기술을 통해 250도의 낮은 온도(기존 350도~500도 고온 필요)에서 3V에서 구동 가능한 저전력 트랜지스터를 제작했으며, 이는 모바일 및 웨어러블 디스플레이에도 적용이 가능할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 학문후속세대지원사업(박사과정생장려금), 차세대지능형반도체기술개발사업의 지원받아 수행됐다. 연구 결과는 화학공학 분야 세계적 학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, 인용지수: 13.273, JCR 상위 2.45%)’ 올해 8월 1일자로 게재 확정됐다. 교신저자는 배진혁 교수, 제1저자는 김도경 박사(LG Display 재직 중)다.

이번 표창은 4단계 BK21 사업의 교육연구단(팀) 참여 대학원생・신진연구인력 중 탁월한 성과를 창출한 인재들을 발굴하고 성장을 지원하기 위해 수여됐다. 표창 규모는 대학원생과 신진연구인력 등 총 29명이다.

KNU전자전기융합인재양성교육연구단 참여 대학원생인 김도경 씨는 차세대 바이오 및 전자소자 재료로 각광받는 유기 반도체의 접촉선 곡률에 의한 분자 비정렬 특성을 규명한 연구로 ‘어플라이드 서피스 사이언스(JCR 상위 2.4%)’에 게재하는 등 반도체 분야에서 29편의 SCI 논문을 게재했다.

본 대회는 대학원 전자전기공학부와 KNU 전자전기 융합인재양성 교육연구단에서 

학생들의 연구력 증진과 지속적인 연구 관심을 유도하기 위하여 전자전기공학부의 대표 연구소 및 연구실적을 소개하며, 

교육연구단의 인재상인 “국제적 수준의 경쟁력을 갖춘 연구자”를 양성하는데 필요한 연구활동을 촉진시키기 위하여 개최되었다.

위 학생은 이번 대회에서 대상을 수상 하며 상금 1,000,000원을 입상하였다.

전자공학부 박사과정 최인우 학생(지도교수 : 배진혁)이 세계 최고의 과학저널인 네이쳐 포토닉스 (Nature photonics) (Impact factor : 38.771)에 제 1저자로 논문게제 하였다.

본 연구는 Spiro-Naph 물질을 통하여 페로브스카이트 태양전지의 열 안정성을 획기적으로 향상시켰고 대면적 페로브스카이트 태양전지 제작 및 21.83%의 세계 최고 효율을 달성하였다. 

본 연구팀은 '웨어러블 스마트 헬스케어 플랫폼용 ENBIO 기반 소프트 금속-산화물 전자소자 개발'을 목표로 2021년 3월 1일부터 2026년 2월 28일까지 과학기술정보통신부로부터 약 5억원의 연구비를 지원받아 5년간 해당 과제를 수행한다. 

본 연구팀은 최근 3년간 74편의 SCI(E) 논문을 출판하였으며, 특히 2018년 12월 3일에 '유기반도체를 활용한 실내조명 전기생산 핵심 기술개발' 연구가 언론에 보도되었으며 국제 과학전문 학술지인 'dyes and pigments (해당분야 상위 2위)'에 게재되었다.

박사과정 최인우 학생(지도교수: 배진혁)이 세계 최고의 과학저널인 사이언스 (Science) (impact factor : 41.845) 에 9월 25일자, 제 1저자로 논문게재 하였다.

차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지 상용화에 걸림돌이었던 수분 취약성 문제를 해결해 내구성을 높이면서 세계 최고 수준의 24.82% 의 높은 효율을 얻었으며, 공인 인증된 전지는 1.18V 의 높은 개발 전압을 보이며, 높은 안정성을 확보, 상용화 가능성을 더욱 앞당겼다.

국지적/선택적 결함 제어를 통한 프린팅 공정 기반 고성능/고안정성 소자-센서 통합 다기능 전자피부 개발이라는 연구 주제로 선정되었으며,매년 2000만원, 향후 2년간 (총 4,000 만원) 의 장학금을 받게 되었습니다.

현재 박사과정 중 용액공정 기반 반도체 소자 및 센서 관련 연구를 하고 있습니다.

연구성과로는 최근 Applied Surface Science (JCR 상위 2.5%), Progress in Organic Coatings (JCR 상위 7.5%) 등의

SCI(E) 저널에 주저자 12편, 공동저자 11편으로 총 23편의 연구 성과를 발표하였습니다. 

실내 조명을 이용해 전기를 생산하는 핵심기술 개발에도 경북대 교수가 참여했다. 

경북대 전자공학부 배진혁 교수는 공동연구로 유기반도체의 뛰어난 광흡수특성을 활용해 실내 조명과 같이 약한 빛의 세기에서 전기를 생산하는 기술을 개발했다. 배 교수가 개발한 기술은 약한 전력으로도 태양전지의 전기 생산이 가능해 24시간 상시전원으로도 활용이 가능하다. 

이 기술 개발로 기존 무기물 태양전지보다 값싸고 대량 생산이 가능한 태양전지 생산 길이 열리는 것과 동시에 반영구적으로 구동이 가능한 스마트 센서 전원 개발의 발판이 마련될 것으로 기대된다.

지난해 12월 1일, 세계적으로 권위 있는 화학 분야 SCI급 국제저널인 ‘다이즈 앤드 피그먼츠’(Dyes and Pigments/인용지수 3.767/해당분과 내 인용순위(JCR, Journal Scitation Reports) 상위 2위)에 국내 연구진의 논문이 게재되며 학계로부터 주목을 받았다. 저널의 우수성도 있지만, 논문의 주제가 매우 흥미로웠기 때문이다. 신재생에너지로서 대부분 실외환경에서 전기를 얻는 기존의 태양전지의 한계를 극복하고, 실내조명으로 전기 생산을 가능하게 하는 핵심 기술을 개발했다고 보고됐기 때문이다. 배진혁 교수가 이끄는 경북대학교 전자공학부 MENLAB을 주축으로 경상대 김혁 교수, 동국대 심재원 교수, 한국생산기술연구원 대구경북지역본부 이수웅 박사의 공동연구로 진행된 이번 연구는 지난해 2월 해당 분야 상위 1위의 최고 권위의 과학 전문 학술지인 ‘응용표면과학(Applied Surface Science/인용지수 4.439)’에 게재된 논문의 후속연구로서 연구의 연속성에 의한 결과 도출이라는 의의도 가진다.   에너지 변환 단계에서 가장 중요한 부분은 에너지의 손실이다. 변환 단계가 복잡해질수록 에너지 손실이 높기 때문에 가능한 변환 단계가 적은 기술을 필요로 한다. 이러한 측면에서 태양광 발전은 전기 생산 시 뛰어난 에너지 효율이 있다는 장점을 갖지만, 10만~20만 lux에 달하는 태양 빛 정도의 빛이 아니면 전기를 얻을 수 없다는 단점을 갖고 있기도 하다. 다시 말해 태양 빛이 약한 이른 아침이나 저녁, 흐린 날 등에는 에너지 변환 효율이 급격히 감소한다는 것이다. 이에 배 교수 연구팀은 유기반도체라는 신규재료를 광흡수 재료로 사용한 후, 광학적 설계를 최적화해 실내조명 수준인 수천 lux 정도의 낮은 조도에서도 빛 에너지를 흡수, 전기로 변환할 수 있게 했다.

  배진혁 교수는 “실내조명을 이용하여 생산한 전기는 그 생산량이 센서 하나를 구동하기에 적합한 정도의 전원입니다. 다시 말해 이번에 개발한 기술은 아직 초기 단계라고 말할 수 있습니다”며 “하지만 4차 산업혁명에서 쌀과 같은 존재가 바로 센서인데, 이 센서를 24시간 상시 구동할 수 있도록 전원 문제를 해결할 수 있는 단초를 마련한 것이 이번 연구의 가장 큰 의의라 말할 수 있습니다”고 전했다. 이어 “이번 연구는 물리·화학·시뮬레이션·분석 등 각 분야에서 높은 역량을 가진 연구진들이 힘을 합쳤기에 가능했던 연구입니다. 함께 연구에 매진해준 동료 연구진들에게 깊은 감사의 인사를 덧붙이고 싶습니다”고 말했다.

배진혁 교수는 박사과정 3명(권진혁, 김도경, 프렘쿠마르)과 석사과정 3명(정현석, 박지환, 박준익), 학부연수생 2명(강민형, 박주성) 등 총 9명으로 구성되어 있는 경북대학교 전자공학부 MENLAB을 이끌며 기존의 전자소자와는 다른 휘어지거나 늘릴 수 있는, 그리고 투명한 전자소자에 대한 연구를 하고 있다. 이 같은 연구 주제가 다소 평범해 보일 수도 있지만, 배 교수는 차별성을 두고 있다. 단순히 성능이 좋은 전자소자를 개발하기보다는 소자의 특성에 대한 근본적 의문을 제기하고 있다. 이를 바탕으로 물리적 현상에 관심을 가진 후 현상을 이해·분석해 더 좋은 성능의 전자소자를 개발할 수 있는 가능성을 제시하는 데 주력하고 있는 그들이다. 때문에 전자공학부 소속의 연구실이지만, 도출된 연구 결과 중 상당수는 물리학 기반의 저널에 출판되고 있기도 하다. 물리적 이해를 바탕으로 연구를 펼쳐나가고 있기 때문이다.

경북대학교(총장 김상동) 전자공학부 배진혁 교수와 경상대 김혁 교수, 동국대 심재원 교수, 한국생산기술연구원(이하 생기원) 대구경북지역본부 이수웅 박사가 이끄는 공동연구팀이 실내 조명을 이용해 전기를 생산하는 핵심기술을 개발했다. 

이 기술은 유기반도체(Organic Semiconductor)의 뛰어난 광흡수특성을 활용해 실내 조명과 같이 약한 빛의 세기에서 전기를 생산하는 것으로, 해당 분야 높은 권위의 과학전문 학술지인 ‘다이즈 앤 피그먼트(Dyes and Pigments, 인용지수 : 3.767, 해당 분야 상위 2위)’ 에 12월 1일자로 게재됐다. 

이 기술의 선행연구는 지난 2월 해당 분야 상위 1위의 최고 권위의 과학 전문 학술지인 ‘응용표면과학(인용지수 : 4.439)’에 게재되기도 했다.

현재 신재생에너지 생산원으로 주목받고 있는 태양전지는 대부분 실외환경에서 전기를 얻는다. 전기 생산을 위해서는 특정 세기 이상의 빛이 필요해 실내 조명 수준의 빛으로는 전기 생산이 어렵다.

기존 태양전지에 사용되는 실리콘 재료는 광흡수능력이 상대적으로 낮아 밝은 날 야외에서의 태양광 세기(약 10만 lx 수준)에서는 잘 작동하지만, 흐린 날이나 실내조명과 같이 약한 빛 세기(약 2000 lx 이하)에서는 전기 생산이 어려워 24시간 상시 전원으로 활용하는데 한계가 있다.

높은 광흡수 특성을 갖는 유기반도체는 구조변화를 통해 최적의 광흡수층 두께로 제어하면, 태양전지 내부적으로 파생된 전기적 효과를 최적화해 흐린 날과 실내 조명 뿐만 아니라 달빛 아래에서도 전기 생산이 가능해 상시 전기생산 능력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

이에 공동연구팀은 유기반도체를 활용한 광학 시뮬레이션 기술을 이용해 태양전지의 광흡수 특성이 극대화되는 구조를 설계했다.

최적의 광흡수층 두께 및 태양전지의 최고 효율 획득이 가능한 구조를 도출해 실내 조명 중 가장 약한 스탠드 LED(200 lx)에서도 전력 생산이 가능한 기술을 개발했으며, 약한 전력으로도 태양전지의 전기 생산이 가능해 24시간 상시전원으로도 활용이 가능하다.

배진혁 교수는 “24시간 상시전원으로 활용가능한 친환경 전력공급원 기술 개발로, 반영구적으로 구동이 가능한 스마트 센서 전원 개발의 발판을 마련했으며, 특히 유기반도체를 활용한 태양전지는 대면적, 용액공정을 적용할 수 있어 기존 무기물 태양전지보다 값싸고 대량생산이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 신진연구자지원사업과 중견연구자지원사업, 기후변화대응기술개발사업, 산업통상자원부 산업핵심기술개발사업으로 수행됐으며, 현재 1편의 국내 특허출원 및 해외 특허출원 중에 있다.

2018/2019 학년도 영국 Durham University에 박사과정으로 진학 예정인 송동석(석사) 학생이 3.5년 총액 약 2억원의 장학금 수혜를 받는 전액장학생(등록금 면제) 으로 선발되었다.

Durham University는 QS World University Rankings 2015-16에 61위에 랭크 되었으며, 영국 내에서 다섯 손가락 안에 꼽히는 명문대학이다. 장학사업의 명칭은 Durham Doctoral Studentships으로써 Full-time 박사과정 학생을 대상으로 연간 약 37,000 파운드(한화 약 5,600만원), 3.5년 총액 약 2억원을 지원한다.

송동석 학생은 2008년 본교 전자공학부에 입학하여 2012년부터 지도교수인 배진혁 교수의 지도하에 학부연구생으로써 연구활동을 시작하였으며, 2015년 3월 대학원 석사과정으로 진학하였다. 이후 2017년 2월 졸업 할 때까지 총 15편의 SCI 급 논문(주저자 9편)을 게재하였으며 10회에 걸쳐 국제학술대회에 참가, 연구결과를 발표하였다.

미국 첨단 디지털 무선통신 연구개발 기업인 퀄컴사가 경북대학교의 IT 우수 인재 발굴·육성을 위해 나섰다.퀄컴사와 경북대학교 IT대학은 17일 경북대 글로벌플라자에서 ‘퀄컴 이노베이션 어워드 워크샵’을 개최했다고 18일 밝혔다.

퀄컴사는 전 세계 대학을 대상으로 우수 이공계 석·박사 학생들을 보유한 대학원을 선정, 미화 10만 달러(한화 약 1억원 내외)를 장학금으로 전달하는 퀄컴 이노베이션 어워드를 운영하고 있다.

경북대학교는 국내 대학 중에서는 카이스트, 서울대, 포항공대, 고려대에 이어 5번째로, 지방 국립대로서는 최초로 선정됐다.

‘퀄컴 이노베이션 어워드’의 일환으로 열린 이번 워크샵에서는 경북대학교 IT대학 소속 대학원생들이 제출한 논문 110편 중 서류심사를 통과한 논문 63편에 대한 포스터 및 구두 발표가 진행됐다.  심사는 경북대 IT대학 교수와 외부 초청 심사위원들에 의해 심도있는 평가가 이뤄졌다.

심사 결과는 6월 말께 발표되며, 최종 선발될 대학원생 30명에게는 총 10만달러의 장학금이 전달될 예정이다.

장학금 수여식은 퀄컴 코리아 사장 등이 참석한 가운데 7월 초에 진행될 계획이다. 최종 선발된 학생들은 장학금 이외에도 퀄컴사 엔지니어와 관련 산업 전문가들이 직접 참여하는 기술 워크숍에 참가, 자신의 연구성과를 공유하고 전문가 조언을 얻을 수 있는 기회도 제공된다.

이 어워드에서 석사과정 정지훈군은 우수한 성적으로 입상에 성공하며 부상으로 장학금 약 300만원을 수상하였다.

최현철 경북대 IT대학장은 “굴지의 글로벌 기업인 퀄컴에서 지방 국립대 최초로 경북대를 지원하는 것은 경북대 IT분야 연구·교육 경쟁력을 대내외로 인정받은 것이라 할 수 있다. ‘퀄컴 이노베이션 어워드’를 통해 경북대학교도 학생들의 역량을 개발할 수 있는 프로그램들을 지속적으로 개발·운영해 나가도록 하겠다”고 밝혔다.

2014년도에 한국연구재단에서 지원하는 국내 최고의 장학사업 중 하나인 '글로벌 박사 펠로우십 사업'에 선발된 석박사통합과정 권진혁 군이 사업 연장을 위한 단계평가에서 최종 통과 하였습니다. 해당 사업은 국내 박사과정 및 석박사통합과정 입학자를 대상으로  세계 수준의 박사로 성장할 수 있도록 지원하는 사업입니다. 선정된 학생들은 매월 250만원(연간 3000만원)의 장학금을 2년간 지원받게 됩니다.

또한, 사업 연장을 위한 단계평가에 통과한 권진혁 군은 매월 250만원(연간 3000만원)의 장학금을 3년간 추가 지원 받게 됩니다

한국연구재단에서 지원하는 국내 최고의 장학사업 중 하나인 ‘글로벌 박사 펠로우십 사업’에 대학원 전자공학부 재학생 주지훈 군(박사과정, 지도교수 한동석)과 권진혁 군(석•박통합과정, 지도교수 배진혁)이 2014년 5월 23일 최종 선정되었습니다.

해당 사업은 국내 박사과정 및 석•박사통합과정 입학자(’12~’13년)를 대상으로 세계 수준의 박사로 성장할 수 있도록 지원하는 사업입니다. 선정된 학생들은 매월 250만원(연간 3000만원)의 장학금을 2년간 지원받게 됩니다.

경북대학교 산학협력단에 따르면 경북대학교에서는 6명(인문 3명, 이공 3명)의 학생이 이번에 선정되었다고 합니다.