에너지시스템학과

2025학년도 1학기 전과(전공변경) 신청 안내

가. 대상자: 2025학년도 1학기 기준 제2학기 및 제3학기 진급 대상자 나. 신청 서류: 전과원서 및 전과학점인정신청서(붙임 양식 참조), 성적증명서(24-2학기 포함) 다. 제출 방법: 현재 소속 학과가 아닌 전과 희망 학과(전입학과) 사무실로 제출 라. 제출 기한 - 학생 신청기한(학생→학과): 2025.01.06.(월) ~ 01.16.(목)까지 - 사정 결과 제출 기한(학과→대학원): 2025.01.23.(목)까지 마. 유의사항 - 전과로 인한 학생의 학과 변동 내용이 2025학년도 1학기 등록금 고지서에 반영되어야 하므로 부득이 학생 신청 기한을 제한함(이후 전과 신청 불가) - 전공 변경은 전과에 준하여 신청(전과학점인정 신청서 생략 가능)

2025학년도 전기 석·박사통합과정으로의 학위과정변경 (정시)전형 실시 안내

지원자격 - 본교 대학원 석사과정 재학 중인 자로 한 학기 이상 이수한 자 - 석사과정 지도교수 추천자 전형일정 - 지원서 접수 : 2024.10.11.(금) ~ 2024.10.24.(목)17:00 - 제출서류 ① 학위과정변경 지원서 ② 성적증명서 - 제출처: 대학원 교학팀(율곡관305호) - 전형(서류전형 및 면접) : 2024.11.04.(월) ~ 2024.11.15.(금) - 합격자발표 : 2024.12.03.(화) 라. 제출서류 1) 학위과정변경 지원서 1부 2) 성적증명서 1부 마. 제출처: 대학원 교학팀(율곡관 305호) 바. 전형료: 면제 사. 전형방법 및 선발철자 1) 전형방법: 서류심사 및 면접 2) 선발절차 - 당해학기 신입생 선발 일정 및 입학전형과 동일하게 진행 - 대학원 학과별로 성적 및 기타 학과에서 별도로 정한 기준 등을 종합적으로 심사·평가하여 선발 - 지원자가 있는 학과에 대해서는 추후 전형 안내 공문 발송 예정

2025학년도 전기 학·석사연계과정생 모집 전형 실시 안내

나. 모집학과 및 모집인원 1) 모집학과: 정시모집 석사과정 모집학과를 대상으로 지원 가능 2) 모집인원: 대학원 입학 학기 기준 석사학위 모집정원 여석범위 내 다. 지원자격 1) 본교 학사과정 누계 평점평균이 3.0 이상인 4학기에서 7학기(건축학사과정생은 6학기에서 9학기)에 재학 중인 자로 학사과정 조기졸업 예정자 - 학·석사연계과정 합격자 조기졸업 요건 완화: 누계 평점평균 3.75 이상 → 3.0 이상 본교 학사과정 조기졸업 요건인 평점평균 3.75 미만인 경우에도 3.0 이상이면 지원 가능. 단, 이 경우 대학원 1학기 등록을 반드시 해야 하며, 대학원 입학을 포기하거나 자퇴하는 경우 학사과정 조기졸업이 취소됨 2) 학부 지도교수 또는 전공 주임교수 추천 및 대학원 지원학과의 학과장 또는 주임교수 추천자 3) 학사과정 전공과 진학 희망 대학원 석사과정의 학과가 일치하지 않아도 지원 가능 4) 학·석사연계과정 지원 불가 대상 - 편입학한 자 - 조기졸업 제외 대상: 의학사학위과정, 간호학사학위과정, 약학사학위과정, 공학사학위과정의 공군ICT전공 라. 모집일정 1) 지원서 접수 : 2024.10.11.(금) ~ 2024.10.24.(목) 17:00 - 제출서류 ① 학·석사연계과정신청서 ② 성적증명서 - 제출처: 대학원 교학팀(율곡관305호) 2) 전형 : 2024.11.04.(월) ~ 2024.11.15.(금) 3) 합격자 발표 : 2024.12.03.(화) 마. 제출서류 1) 학·석사연계과정 신청서 1부 2) 성적증명서 1부 3) 학·석사연계과정 연구활동계획서 ※전형 합격 후 대학원 입학한 학기 초 제출 바. 제출처: 대학원 교학팀 방문 제출(율곡관 305호) 사. 전형료: 면제 아. 전형방법: 서류심사 및 면접 - 전형일은 학과 자체 일정에 따름 - 대학원 학과별로 학부 성적 및 기타 학과에서 별도로 정한 기준 등을 종합적으로 심사·평가하여 선발 - 지원자가 있는 학과에 대해서는 추후 전형 안내 공문 발송 예정 자. 선발자 특전 1) 입학금 및 전형료 면제 2) 대학원 입학 시 무시험 특별전형 3) 대학원 학과별 장학금 배정 시 최우선 고려 4) 석사과정 수업연한 1학기 단축 가능(의무 아닌 선택사항) - 단, 금융공학과 입학생은 수업연한 단축을 위해 학사과정 중 대학원 과목(6학점)을 선이수해야 함 5) 대학원 입학 시 실사구시 장학금(학석사연계) 100만 원 지급 - 본교장학금 규칙에 의거, 직전 학기 12학점 이상 이수 / 평점평균 2.0 이상인 경우만 수혜 가능 - 실사구시 장학금(학업장려금) 200만원과 중복 수혜 가능 - 장학금 수혜 제외 대상: 본교 학사과정 졸업생/초과학기생/학적유지생, 일반대학원 간호대학/의과대학 통할학과 지원자 아. 기타 유의사항 1) 학·석사연계과정생으로 선발된 이후 입학한 학기 초(수업일수 1/4선 이내)에 석사과정 지도교수를 배정받아 재학 중 1회 이상 학사지도를 받아야 함 ※ 학·석사연계과정 활동계획서 1회 이상 제출 의무 2) 학사과정 조기졸업 불가자 및 학·석사연계과정 포기자(대학원 비진학 의사 표시자)는 학∙석사연계과정 포기신청서를 대학원 지원 학과에 제출하여야 함 3) 학·석사연계과정생의 경우 학사과정 중에는 학부 학칙 및 규정이 적용되고, 석사과정 중에는 대학원 학칙 및 규정이 적용됨

[소식][2025.01.21.화] 박은덕 교수팀, 청정수소 생산 활용 광전기화학적 수소 전하 전달 메커니즘 규명 NEW

우리 학교 박은덕 교수팀이 광전기화학적 수소 생산의 효율을 높일 수 있는 전하 전달 메커니즘을 규명하는데 성공했다. 태양광을 활용해 물로부터 수소를 만들어내는 차세대 그린 수소 생산 기술에 적용될 수 있을 전망이다. 박은덕 교수(화학공학과·대학원 에너지시스템학과)는 광전기화학적 수소 생산 반응 중 전하 전달 메커니즘을 규명했다고 밝혔다. 해당 내용은 ‘n-CdS/p형 반도체 계면의 향상된 광전기화학적 활성 근원: 동종접합 또는 이종접합(Origin of Enhanced Photoelectrochemical Activity of the n-CdS/p-type Semiconductor Interface: Homojunction or Heterojunction)’이라는 제목으로 글로벌 학술지 <스몰(Small)> 1월호 내부 표지논문으로 선정됐다. 아주대 박은덕 교수와 한국과학기술연구원 수소연료전지연구센터 김진영 책임연구원이 교신저자로 참여했고, 아주대 채상윤 차세대에너지과학연구소 박사후연구원과 전민기 미국 캘리포니아대학(University of California) 박사후연구원이 제1저자로 함께 했다. 그린 수소는 에너지의 생산과 사용에 있어 탄소를 배출하지 않아, 차세대 청정 에너지로 주목받고 있다. 다양한 그린 수소 생산 기술 중 광전기화학전지는 태양광을 활용해 물에서 수소를 만들어 낼 수 있는 기술이다. 광전기화학전지는 반도체로 이루어져 있는 광전극과 상대전극으로 구성되어있는 화학반응전지 형태로 작동된다. 고효율의 수소 생산을 위해서는 광전극에서 광이 흡수되어 전하를 띄는 전자와 정공으로 전환되는 과정이 원활히 이루어져야 하며, 이 부분은 아직 해결되지 않은 과제로 남아있다. 아주대 연구팀은 기존에 수소 생산용 광전극으로 널리 활용되어 온 p형 반도체 황화구리인듐(CuInS₂)을 주목했다. 이 물질은 전자의 에너지 구조가 수소 생산에 적합한 특성을 가지고 있으나, 흡수된 광에 의해 생성된 전자와 정공이 충분히 분리되지 않고 재결합되면서 태양광-수소 전환 효율이 낮아진다는 점이 문제로 지적되어 왔다. 황화구리인듐(CuInS₂) 표면에 카드뮴 이온이 확산된 층을 보여주는 이미지 이러한 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 n형 반도체와 p형 반도체가 만나는 계면에 대한 더 자세한 분석을 시도했다. 기존에는 두 반도체가 p-n 접합 구조를 이루었을 때 형성되는 에너지 띠 굽음이 성능 향상의 주요 요인이라고 여겨져왔다. 하지만 연구팀은 황화카드뮴과 황화구리인듐 사이 계면에서 카드뮴 이온이 황화구리인듐으로 일부 확산되면서 새로운 층을 형성하는 것을 확인했다. 또한 기존 이론과는 다르게 광전극 성능을 향상시키는 핵심 요소는 p-n 접합 그 자체가 아니라, 카드뮴 이온이 확산되면서 형성된 중간층임을 밝혀냈다. 연구팀은 의도적으로 황화카드뮴을 배제하고 카드뮴 이온만 확산된 층을 광전극에 도입, 기존에 알려진 광전극보다 더 높은 수소 생산 활성을 달성할 수 있었다. 박은덕 교수는 “광전기화학전지는 차세대 그린 수소 생산 기술로 주목받고 있지만 낮은 태양광-수소 전환 효율로 상업화에 어려움을 겪어왔다”며 “때문에 태양광이 수소로 전환되는 과정을 체계적으로 이해해 성능을 향상시키는 것이 시급했던 상황”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구를 통해 기존에 알려져 있던 이론을 수정하고, 더 정확하게 규명해냈다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “앞으로 다양한 반도체 물질을 이용한 수소 생산용 광전기화학전지에 적용될 수 있을 것”이라고 덧붙였다. *표지 이미지 제공- Wiley

[소식][2025.01.10.금] 김주민 교수팀, 이차전지 소재 활용 흑연입자 정밀 측정 기술 개발

아주대 연구진이 미세유체 채널을 활용해 이차전지 소재로 활용되는 비 구형 흑연 입자를 정밀하게 측정하는 기술을 개발했다. 이를 활용하면 복잡한 화학 처리를 거치지 않고 흑연 입자의 형상 제어만으로도 배터리의 수율 및 성능 향상을 이끌어 낼 수 있을 것으로 기대된다. 김주민 교수(화학공학과·대학원 에너지시스템학과)와 황종국 교수(화학공학과) 연구팀은 십자 형태의 미세유체 채널을 활용해 비 구형 흑연 활물질의 형상을 정량적으로 측정하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 더불어 배터리 대량 생산 공정에 활용되는 전극 슬러리의 안정성을 높이면서, 배터리의 충·방전 특성을 동시에 만족시키는 음극 형상 조성을 제안했다. 해당 내용은 ‘점탄성 입자 집속법 기반 미세유체 채널을 활용한 리튬 이온 배터리용 비 구형 흑연 입자의 형상 분석(Microfluidic Shape Analysis of Non-spherical Graphite for Li-Ion Batteries via Viscoelastic Particle Focusing)’이라는 제목으로 나노 및 재료 과학 분야 국제 저명 학술지인 <스몰(Small)>의 11월 권두삽화(frontispiece)로 게재됐다. 이 연구는 아주대 연구팀이 주도했고, 서울대와 한경대·미국 조지아공과대학(Georgia Institute of Technology) 연구팀이 함께 참여했다. 아주대 김주민·황종국 교수가 공동 교신저자로, 아주대 박지인 석사과정생이 제1저자로 함께 했다. 최근 전기 자동차의 수요가 증가하면서, 리튬이온 배터리가 에너지 저장 매체로 주목받고 있다. 전기차의 주행 거리를 확대하고 충전 시간을 줄이기 위해, 산업계와 학계에서는 배터리의 성능을 높이기 위한 여러 연구를 진행하고 있다. 리튬이온 배터리는 크게 음극, 양극, 분리막과 전해질로 구성된다. 충전 시 리튬 이온과 전자는 양극에서 음극으로 이동해 에너지를 저장하며, 방전 시 음극에서 양극으로 이동하며 에너지를 방출한다. 양극과 음극 제조에 사용되는 활물질(Active material)의 용량과 특성이 특히 배터리 성능에 직접적 영향을 미친다. 그중 음극의 활물질로는 흑연(Graphite)이 주로 사용되고 있다. 흑연은 단가가 저렴하다는 경제적 이점 외에, 리튬 이온의 삽입·탈리(de-/lithiation) 전압이 낮아 배터리의 에너지 밀도를 높이며, 상대적으로 이론적 용량(372mAh/g)이 높아 많은 양의 리튬 이온을 안정적으로 수용할 수 있다는 장점이 있다. 최근 산업계에서는 천연 흑연과 인조 흑연을 혼합하거나, 흑연의 입자 크기와 형상을 최적화해 배터리의 에너지 밀도와 경제성을 높이는 데 주력하고 있다. 이에 따라 흑연 입자의 형상, 특히 흑연 측면(edge plane)의 크기(size)와 형태(shape)를 정량적으로 측정하고 분석하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 배터리가 충전될 때 리튬 이온이 흑연의 측면을 통해 그래핀 층 사이로 들어가게 되므로(stagging effect), 흑연 입자 측면의 형태가 배터리의 충·방전 성능에 크게 영향을 줄 수밖에 없어서다. 하지만 기존의 입자 분석 기법으로는 흑연 개개의 입자를 정량적으로 측정하기가 어려웠으며 특히 주사전자현미경(SEM)과 같이 평평한 시편 위에 샘플을 올려 측정하는 방법으로는 공같이 둥그런 형태가 아닌 비 구형(非 球形) 입자의 측면을 관찰할 수 없다는 문제가 있었다. 이로 인해 비 구형 입자 측정을 위한 새로운 기법 개발의 필요성이 대두됐다. 이에 아주대 공동 연구팀은 바이오 및 제약 분야에서 주로 사용되어온 ‘미세유체소자 기술’을 비 구형 입자의 형상 분석에 적용했다. 연구팀은 실험의 개념 입증을 위해 활물질로 구상화된 천연 흑연(spherical natural graphite)과 대조군으로 평판 형상의 볼밀 흑연(ball-milled graphite)을 사용했다. 연구팀은 점탄성 고분자 수용액을 사용, 점탄성 입자 집속법을 통한 입자 개개의 분석을 실현했다. 또한 십자 형태의 채널을 사용해 채널 내부에서 발현되는 평판 신장 유동장과 압축 유체 흐름을 이용해 흑연 입자의 측면으로의 회전과 정렬을 유도, 비 구형 입자의 측면을 관찰할 수 있도록 했다. 연구팀은 이를 통해 흑연 입자의 크기와 형상의 정량적 차이가 배터리 음극 슬러리의 유변학적 물성에도 차이를 가져온다는 것을 확인했다. 특히 판상형에 가까운 흑연 활물질일수록 음극 슬러리에서 강한 항복 응력(yield stress)을 보여 슬러리의 분산 안전성을 유지할 수 있다는 점을 확인했다. 흑연 음극 슬러리(slurry) 의 유변학적 물성이 흑연의 크기와 형상에 따라 변화한다는 것은 잘 알려진 사실이며, 슬러리의 유변 물성 조절을 통해 전극 가공을 최적화해 전극 코팅 공정에서 발생하는 결함을 줄일 수 있다. 전극 코팅 공정은 배터리의 수율을 좌우하는 가장 중요한 공정으로 꼽힌다. 즉 흑연의 측면 형상 분석을 활용하면 배터리의 충·방전 성능 향상과 대량 생산이라는 두 가지 장점을 함께 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 또한 슬롯-다이 코터(slot-die coater)를 활용한 음극 코팅 과정에서 흑연의 형상에 따라 전극의 미세구조 형성에도 차이가 발생함을 확인했다. 연구팀은 이러한 미세구조의 차이가 배터리의 에너지 밀도와 충·방전 성능에도 영향을 미친다는 것을 흑연 음극 반쪽 전지의 전기화학적 성능 평가를 통해 밝혔다. 김주민 아주대 교수는 “기존 바이오 및 제약 분야에 주로 사용되던 미세유체 소자 기술을 리튬 이차 배터리 연구에 적용, 흑연 입자의 측면 형상을 성공적으로 측정했다는 것이 중요한 의미”라며 “더불어 흑연의 전기·화학적 성능 연구와 비교해 그동안 주목받지 못했던 흑연의 형상 측면이 배터리의 생산 공정과 성능에 미치는 영향을 통합적으로 평가할 수 있었다”라고 설명했다. 김 교수는 이어 “리튬 이온 전지에 사용되는 흑연 활물질의 품질 관리를 통해 배터리 대량 생산 과정에서의 결함 발생 빈도를 줄이고, 수율을 높일 수 있을 것으로 기대하며 궁극적으로는 배터리 성능 향상을 위한 연구에 초석이 될 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 한국연구재단 기본연구, 우수신진연구 사업 및 선도연구센터 사업의 지원을 받아 수행됐다. * 위 사진 - 아주대 연구팀의 성과와 관련한 이미지를 담은 국제 저명 학술지 <스몰(Small)>의 11월 권두삽화(frontispiece)

[소식][2024.12.27.금] 서형탁 교수팀, 미래 에너지 활용 높일 2차원 나노 신소재 개발

우리 학교 서형탁 교수팀이 우수한 전기화학적 특성을 가진 복합 나노 신소재를 개발했다. 이 신소재는 미래 에너지 저장 기술인 슈퍼 커패시터와 수소 생산용 양극에 모두 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 서형탁 교수(첨단신소재공학과·대학원 에너지시스템학과, 사진 왼쪽)는 전기화학적 활성이 탁월한 니켈, 바나듐, 코발트 셀레나이드(Co(M)-NiSe₂–VSe₂)의 사성분계　2차원 나노시트 소재를 개발했다고 밝혔다. 관련 연구 내용은 ‘배터리 타입 슈퍼 커패시터와 산소 생성을 위한 동시 합성 Co(M)-NiSe₂–VSe₂에서의 도너 도핑 시너지 효과(Synergistic Effect of Donor Doping on in-situ Synthesized Co(M)-NiSe₂–VSe₂ for Battery-Type Supercapacitor and Oxygen Evolution)’라는 제목으로 화공분야 저널인 <케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)> 온라인 최신판에 게재됐다. 이번 연구에는 아주대 카디르 시알(Qadeer Akbar Sial) 박사(공학연구소 전임연구원, 사진 오른쪽)가 제1저자로 참여했다. 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)는 지속 가능한 미래 에너지 활용에 핵심적인 역할을 하는 에너지 저장기술로 전기차, 휴대용 전자 장치 및 재생 에너지 시스템과 같이 빠른 에너지 저장 및 고전력 전달이 필요한 응용 제품에 활용된다. 기존의 이차전지와 달리 빠르게 충전 및 방전할 수 있고 수명이 길며 안전성이 높아, 신뢰도가 높은 고효율의 에너지 저장 솔루션이다. 필요할 때 폭발적인 전력을 공급해 배터리를 보완하는 슈퍼 커패시터는 에너지 시스템의 성능을 최적화해 재생 가능 에너지원으로의 보다 원활한 전환에 꼭 필요하다. 한편 수소를 핵심 에너지원으로 사용하기 위해 필수적인 부분인 ‘청정 수소’ 생산은 효율적인 물 전기 분해를 통해 수소와 산소를 생산하는 수전해(水電解) 기술을 통해 가능하다. 온실가스인 이산화탄소 발생 없이 수소 에너지를 얻을 수 있는 이 기술을 이용하면 태양광, 풍력, 수력, 지열 등의 재생에너지를 활용해 물을 분해할 수 있다. 그 과정에서 전기화학적 고효율로 물을 수소와 산소로 전환하기 위해서는 높은 전기화학 활성과 장시간 반응 안정성을 지닌 전극의 구현이 필요하다. 아주대 연구팀은 니켈, 바나듐, 코발트 셀레나이드(Co(M)-NiSe₂–VSe₂)를 꽃 모양의 나노시트 구조로 결합한 획기적인 2차원 나노 소재를 개발했다. 연구팀은 이 소재가 하이브리드 슈퍼 커패시터 및 수전해 산소 발생 반응에서 동시에 탁월한 성능을 발휘함을 확인했다. 연구팀은 코발트를 사용한 전자 공여체 도핑 전략을 통해 만든 소재를 슈퍼 커패시터 소자에 적용, 기초 소재 수준에서 준수한 전력 밀도를 가짐을 확인했다. 또 38.73Whkg⁻¹의 고에너지 밀도로 기존 상용 소자 특성 대비 약 90% 이상의 성능 향상을 달성했다. 이 소재는 1만회의 충·방전 반복 사이클 후에도 정전 용량의 90% 이상을 유지해 탁월한 전기화학적 안정성을 보여줬다. 아주대 연구팀이 개발한 2차원 나노 신소재에 대한 설명. 우수한 전기화학적 특성을 지니고 있어 미래 에너지 저장기술인 슈퍼 커패시터와 수소생산용전극에 모두 활용될 수 있을 것으로 기대된다 연구팀은 또한 수전해의 산소 생성 반응을 위해 양전극에 새로 개발한 소재를 적용, 물 분해 전극 소재로서 높은 성능을 가짐을 확인했다. 단위 제곱 센티미터 면적당 10mA 기준 전류 밀도에서 199mV의 과전위와 전류밀도 10배 상승당 28mV의 Tafel 기울기를 기록한 것. 과전위는 물을 분해하기 위해 필요한 잉여 전위값으로 과전위가 낮을수록 물 분해에 유리하다. 전류밀도의 Tafel 기울기는 전기화학 반응의 속도를 측정하는 값으로 낮을수록 반응이 빠르고 효율적임을 보여준다. 연구팀은 이러한 전기화학적 특성이 불순물 첨가 기술인 코발트 도핑의 시너지 효과 덕분임을 규명했고, 코발트 도핑은 물질의 전자 띠 구조를 변경하고 전하 전달을 위한 추가 활성 전자 구조를 제공해 소재의 전기화학적 활성을 크게 증가시킴을 밀도 함수 이론(DFT) 계산으로 확인했다. 연구 책임을 맡은 아주대 서형탁 교수는 “이번에 개발한 소재는 우수한 전기화학 및 촉매 성능을 가진데다 장기 반응 안정성 역시 높다”며 “높은 에너지·전력 밀도와 탁월한 반복 사이클 특성이 필요한 전기차 및 그리드 시스템의 차세대 에너지 저장 시스템에 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 서 교수는 이어 “에너지 저장 외에도 수소 생산용 수전해 장치의 산소 발생 반응(OER)을 위한 전기화학 촉매 전극으로의 활용도 기대된다”며 “앞으로 소재 상용화를 위한 후속 연구를 이어갈 것”이라고 덧붙였다.