소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

표면기술연구본부

표면기술연구본부

실장 임재홍

연구실 소개

전기화학연구실은 화학적 및 전기화학적 기술을 바탕으로 소재 표면의 성능을 향상시키거나 신기능을 부여하는 소재∙공정기술을 개발하고 있으며, 습식 표면개질 기술을 응용한 전기∙전자산업용 소재∙부품 개발과 태양전지∙연료전지 등 에너지 변환용 소재∙부품∙모듈 개발을 주요 연구 분야로 하고 있음

055-280-3523

주요 실적

정밀도금 및 표면처리 기술 개발: 국내특허 출원 2건
도금 시뮬레이션을 이용한 정밀도금 기술 개발: SCI 논문 2편, 프트웨어 등록 1건, 기술료 5천만원
고분자전해질 수전해용 전극 기술 개발 : SCI 1건
에너지 변환 소재: SCI 논문 5편, 국내특허 출원 3건, 국외특허 출원 1건

주요 연구분야

전자부품용 고정밀 도금 기술, 이온성 액체 활용 도금 및 도금 시뮬레이션 기술 개발
다중 감성도금 소재 제조 및 물성 평가 기술 개발
전기화학기반 에너지변환 소자용 전극 제조 및 특성 평가 기술 개발
전기화학기반 에너지 변환 소재
전자부품, 전기화학 촉매, 전지 활물질용 고정밀 도금 기술 및 모니터링 기술
마그네슘 고내식 화성처리 및 양극산화 기술 개발

향후 연구계획

  • 신개념 초정밀 습식 도금 공정/장치 개발 및 전산모사에 의한 도금공정 디지털화
  • 스마트 도금 공장용 시뮬레이션, 공정 모니터링 기법 개발
  • 염소발생 및 폐수처리용 전기 촉매 전극 및 시스템 개발
  • 내마모성 및 내식성이 향상된 마그네슘 합금 표면처리 용액과 핵심 공정기술 개발
  • 도금 공정을 활용한 열전 재료의 조성 및 상변화 제어 및 성능 최적화 기술 개발

연구개발 추진실적

염소발생 및 폐수처리용 MMO 전극 귀금속 저감/대체 촉매 전극 개발

[과제 소개]

  • 기존 HOCl generator에 적용되는 귀금속 촉매(MMO) 전극의 귀금속 사용량 최소화 기술 및 대체용 고효율 장수명 비귀금속 촉매 전극 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 양극 염소발생 전류 효율 90%, 귀금속 사용량 12% 이하 MMO 촉매전극 개발
  • 양극 염소발생 전류 효율 90%, 내구성 20,000시간 이상 비귀금속 대체 촉매 전극 개발
귀금속 저감 양극개발 전략 및 염소발생 성능

전기도금 공정을 이용한 고효율 열전소재 합성

[과제 소개]

  • 기존의 박/후막 열전소재 합성의 경우 공정시간이 매우 길며, 벌크형 열전소재에 비해서 특성이 낮을 문제점을 해결하고자 대면적/대량생산에 적합한 전기도금 공정 및 in-situ 나노상 형성 공정을 도입하여 박/후막 고효율 열전소재 합성 기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 현재까지 도금공정을 통한 열전소재 합성 방법의 경우 표면 및 결정성이 매우 낮은 문제점이 있었으나 도금 및 열처리 공정을 통한 열전특성을 향상시킴
  • in-situ 나노상 형성을 통한 나노복합 열전소재 합성 및 세계 최고 특성의 열전소재 제조
전기도금에 의한 고품위 열전소재 합성 : (좌) 열전특성, (우) TEM 사진

마그네슘 합금 소재의 내식성/내마모성 향상을 위한 습식 표면처리 기술 개발

[과제 소개]

  • 내식성 향상을 위한 마그네슘 합금 소재의 표면처리 기술로서 저전압 양극산화피막 형성기술, 열수처리 기술, 플라즈마 전해산화 ( Plasma Electrolytic Oxidation, PEO) 피막 형성 기술, 화성처리 기술, 전착도장 기술 및 마그네슘 합금 상에 접착력이 우수하며 균일한 두께의 구리 및 은 도금을 위한 요소 기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 자동차, 기계 부품에 적합한 내식성 및 내마모성이 우수한 마그네슘 합금의 플라즈마 전해산화 처리 기술
  • 마그네슘 합금 상에 내식성이 우수한 화성처리 및 전착도장 기술
  • 마그네슘 합금 상에 저렴한 공정의 저전압 양극산화처리 및 열수처리 기술
  • 마그네슘 합금 상에 접착력이 우수하며 균일한 두께의 구리 및 은 도금층 형성 기술
플라즈마 전해산화 피막/구리도금된 AZ91 마그네슘 합금

연구개발 성공사례

나노상 첨가를 통한 향상된 열전 특성의 상온용 열전 소재 개발

[과제 정보]

  • 연구책임자 : 임재홍
  • 전화 : 055-280-3523
  • E-mail : 이메일 확인
  • 연구기간/비용 : 2014-01-01 ~ 2022-08-31 / 20억
  • 참여기관 : 재료연구소

[기술의 핵심]

  • 기존의 박/후막 형태의 열전 소재 대비 전기적 및 열전 특성이 향상된 상온용 열전 나노복합체를 합성. 상온, 상압의 저비용 프로세스를 통한 대면적의 열전 소재를 합성할 수 있는 기술 개발

[기술 개발 내용 및 특징]

  • 기존의 박/후막 형태의 열전 소재 합성방법의 경우, 열전특성을 결정하는 열전 파라미터의 독립적인 제어가 어려움.
  • 이를 해결하기 위하여, 열전 소재의 결정성 및 조성을 제어하여 소재 내부에 이종(異種) 상을 형성하였음. 이를 통해 형성된 계면은 전자/정공의 이동 메커니즘을 제어하여 소자의 열전 특성을 독립적으로 향상시킬 수 있음.
  • 또한, 후 열처리를 통한 in-situ 나노복합체 합성은 매우 쉽고 간편한 공정으로 상온, 상압에서 모든 과정이 이루어지기 때문에, 차후 상용화에 이용할 수 있음.

[상용화 실적 및 산재권/논문실적]

  • 국내특허 출원 : 국내특허 등록 5건, 국내특허 출원 2건, 해외특허 출원 1건
  • 국내외 논문 게재 : 1건(JMCA. 2018, 6, 349)
  • 국내외 학술회의 발표 : 국제학회 초정강연 2건
논문: Journal of Material Chemistry A 게재

[기술효과 및 활용분야]

  • 기존의 벌크형 열전소재보다 성능이 뛰어나며, 대량생산이 용이하여 정밀 기기의 냉각 및 발전기기로 응용이 가능

대외연구활동

국제학회 초청강연

No 강연일자 학술회의명 강연제목 성명 개최국가
1 12월 9일 6th International Symposium
on Material Science and Surface Technology
Modified Cyclic Voltammetry Stripping Analysis
for Monitoring Chemical Balance of Copper Electroplating Bath
최승회 일본
2 2월 21일 MCARE 2017 Electrochemical synthesis of high efficient thermoelectric materials
with embedded nanostructures
임재홍 한국
3 7월 27일 CCMR Electrochemical Synthesis of Nanostructured Materials
for Solar Energy Conversion
임재홍 한국