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인천대학교 화학과 김태현 교수는 차세대 에너지 및 환경 기술의 핵심인 고분자 소재 연구를 선도하고 있습니다. 특히, 고성능 고분자 전해질 막, 음이온 교환막, 이산화탄소 분리막 개발을 통해 연료전지 및 리튬이온전지의 효율을 극대화하는 혁신적인 솔루션을 제시합니다. 김태현 교수의 특허 기술은 고온/저습 조건에서도 뛰어난 안정성과 전도도를 보장하며, 실리콘 음극용 고분자 바인더 개발로 차세대 배터리 성능 향상에도 기여합니다. 지속 가능한 미래 사회를 위한 김태현 교수의 심도 있는 연구 성과를 확인하시기 바랍니다.
| 연구자 프로필 |  |
| 연구자 명 | 김태현 |
| 직책 | 교수 |
| 이메일 | tkim@inu.ac.kr |
| 재직 상태 | 재직 중 |
| 부서 학과 | 화학과 |
| 사무실 번호 | 0328358232 |
| 연구실 | Organic Material Synthesis Lab |
| 연구실 홈페이지 | https://sites.google.com/site/inuomslab/ |
| 홈페이지 | https://sites.google.com/site/inuomslab/ |
| 소속 | 인천대학교 |
| 연구 1 | 차세대 연료전지 및 고성능 전해질 막 개발 |
| 내용 | 본 연구실은 차세대 에너지 변환 장치인 연료전지의 핵심 소재인 고성능 고분자 전해질 막 개발에 주력하고 있습니다. 특히, 수소연료전지의 효율과 내구성을 극대화하기 위한 음이온 교환막(AEM) 원천 기술 개발에 집중하고 있습니다. 알칼리 환경에서 높은 이온 전도도와 화학적 안정성을 동시에 확보하는 고분자 디자인 및 합성 기술을 보유하고 있으며, 물성을 제어하여 고온 및 저습 조건에서도 안정적으로 작동하는 전해질 막을 구현하고 있습니다. 구체적으로, 코움 구조를 갖는 알킬 비스이미다졸리움계 가교형 음이온 교환막과 같은 혁신적인 구조 설계를 통해 이온 전달 효율을 높이고, 술폰산 기를 갖는 이온성 액체를 포함하는 고분자 전해질 막을 개발하여 고성능을 달성하고 있습니다. 또한, 모폴리니움 작용기를 갖는 공중합체를 활용하여 기계적 강도와 화학적 안정성을 강화한 음이온 교환막 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 그린수소 생산을 위한 수전해 장치 및 다양한 연료전지 시스템의 상용화를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 다수의 참여 과제와 등록 특허를 통해 이론적 연구를 넘어 실제 산업 적용 가능성을 높이는 데 기여하고 있습니다. |
| 연구 2 | 지속가능한 이산화탄소 분리 및 환경 소재 기술 |
| 내용 | 본 연구실은 기후 변화 대응을 위한 핵심 기술인 이산화탄소 분리막 개발 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 대규모 온실가스 배출원에서 효율적으로 이산화탄소를 포집하고 분리하는 고성능 고분자 분리막 소재를 설계하고 합성하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 특히, 이온성 액체 작용기를 고분자의 곁가지에 도입하여 CO2에 대한 높은 용해도와 선택도를 가지는 분리막을 개발하고 있으며, 피페라지늄-매개 가교된 폴리이미드 막과 같이 견고한 주쇄를 유지하면서 우수한 열적, 화학적 안정성을 보이는 고분자 막 개발에도 성공했습니다. 이러한 분리막은 CO2/N2 투과 선택도가 매우 높아 산업 배기가스 처리 및 바이오가스 정제 등 다양한 환경 응용 분야에 적용될 수 있습니다. 또한, 블루카본 바이오매스 기반 원천소재 개발 및 해양자원 재활용 플랫폼 구축과 같은 친환경 기술을 통해 탄소중립 사회로의 전환에 적극적으로 기여하고 있습니다. 기체분리를 위한 고성능 Pore filling 중공사막 개발 등 실질적인 문제 해결을 위한 연구 과제를 수행하며, 환경 문제 해결과 지속 가능한 에너지 시스템 구축에 필수적인 혁신적인 소재 솔루션을 제공하고 있습니다. |
| 연구 3 | 차세대 리튬이온 배터리용 실리콘 음극 바인더 개발 |
| 내용 | 본 연구실은 차세대 고용량 리튬이온 배터리 개발의 핵심 난제 중 하나인 실리콘 음극의 부피 팽창 문제를 해결하기 위한 혁신적인 고분자 바인더 기술을 연구하고 있습니다. 기존 흑연 음극에 비해 10배 이상의 이론적 용량을 가진 실리콘 음극은 충방전 시 발생하는 급격한 부피 변화로 인해 전극 구조가 불안정해지고 사이클 수명이 단축되는 문제가 있습니다. 본 연구실은 이러한 문제점을 해결하기 위해 강력한 결착력, 우수한 유연성, 전도성을 동시에 갖춘 고분자 바인더를 설계하고 있습니다. 특히, 키토산과 아닐린계 고분자를 그래프트 중합하여 기계적 강도와 전기전도도를 확보하고, 폴리아크릴산과 폴리아닐린의 산-염기 상호작용을 이용한 가교형 바인더를 통해 실리콘 음극의 안정성을 획기적으로 향상시키고 있습니다. 자가 복원 고분자를 이용한 고용량 실리콘 음극 소재용 바인더 개발을 통해 충방전 과정에서 발생하는 미세 균열을 스스로 복구하는 능력을 부여하여 배터리 수명과 성능을 크게 개선하고 있습니다. 이러한 연구는 고용량, 장수명 리튬이온 배터리 상용화를 위한 필수적인 기술이며, 전기차 및 에너지 저장 시스템(ESS) 분야의 발전에 크게 기여할 것입니다. |
| 학력 사항 | 2001.04.30 Univ. of Cambridge (이학박사) 1997.02.25 성균관대학교 (이학석사) 1995.02.22 성균관대학교 (이학사) |
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