Global GET-Future Laboratory

수상 소감: 2018년 4월 4일~6일 동안에 대전컨벤션센터에서 개최된 한국고분자학회 춘계학술대회에서 한화고분자학술상(구, 삼성고분자학술상)을 수상했습니다! 이는 제1회 고분자학술상 수상(2001.04)에 이은 두 번째로 한국고분자학회에서 가장 권위 있는 상을 받게 되어 의미가 남다르며 개인적으로 무한한 영광스럽습니다. 그간 제가 이룩한 연구업적들은 모두 불철주야로 최선을 다해 연구를 수행한 본 연구실의 졸업생 및 현재 구성원들의 노력과 열정의 결과이며, 이렇게 뜻 깊고 영광스러운 상을 수상하게 되어 가슴 벅찬 감동으로 다가옵니다. 이 상은 제가 개인으로서 받는 것이 아니며, 본 연구실에게 주어진 상으로 받겠습니다. 이 영광을 본 연구실의 졸업생 및 현재 구성원과 주위에서 많은 격려와 협조를 주신 분들에게 오늘의 영광을 함께 나누고 싶습니다.

<수상 대표 연구 실적 및 학회 활동 업적>

김환규 교수는 국내 연구 초기단계에서는 수행한 광기능성 고분자 소재의 합성 및 응용 (OLEDs, NLO) 분야에 관한 연구 결과로 관련 최고 권위지인 Macromolecules(8), Advanced Functional Materials 및 Chemical Reviews를 포함하는 국내외의 저명 SCI 학술지의 75여편을 게재하였다 (한국고분자학회 주관 제1회 "고분자학술상" 수상업적(2001.4)). 이후 10여년간 광전자 고분자 및 나노소재 분야의 연구를 수행하여 ‘다기능성 집광 나노 소재’ 의 희토류 이온이 캡슐화된 초분자 화합물 및 집광 효과를 부여한 덴드리머형 희토류 이온 착염형 광증폭 소재를 설계 및 합성하여 구조 변환에 따른 광특성 및 증폭원리에 대한 체계적인 연구를 하여, 세계 최초로 희토류 착염 화합물의 구조 변화에 따른 광증폭 수명 시간과 들뜬 상태의 전자 거동, 에너지 전달 및 변환 현상 등을 연구해 광증폭 원리 및 분광학을 통한 에너지 전달 메커니즘을 새롭게 규명하는 연구 성과를 얻었음 (AFM(2) 및 Coord. Chemistry Reviews 포함 SCI 논문 33편 발표하였음) (한국연구재단 및 과학기술부 주관 "이달의 과학기술자상" 수상 업적(2007. 10)).

최근 10년 동안에는 차세대 박막 태양전지 분야의 연구분야를 수행하여 염료감응 태양전지용 원천소재 합성기술, 분광 분석기술 및 공감응 공정 기술 개발 포함 원천소자기술을 상당히 확보한 상태이며, 기존 기술의 한계를 극복하고 상용화를 위해 지속적으로 연구 개발하고 있으며, 차세대 유망 태양전지 기술로 인정받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 소재 및 소자 제작 기술 또한 세계적 수준의 연구 성과를 확보하고 있는 실정임. 특히, 최근 염료감응 태양전지의 핵심 소재인 신규 발색단 기반 유기 염료 개발과 스위스의 세계최고 포피린 염료와 상대 비교한 실험결과 기존 성능을 능가하는 포피린 염료개발에 성공하여 세계 최고 효율을 발현하는 연구결과 (텐덤셀 효율: 14.64%)를 발표하였고, 또한 시판되고 있는spiro-OMETAD 물질을 대신할 수 있는 저가이면서 합성이 용이한 고성능 신규 정공수송물질들을 개발하여 Perovskite 태양전지에 적용하는 융합연구를 수행하고 있음. 아울러 또한, 소자의 장기 안정성 확보를 위해, 염료감응 태양전지 분야의 소재 개발 및 상대전극을 포함한 소자 연구를 진행해오면서, RAFT 중합법을 통해 합성한 PAN 기반 블록 공중합체를 고분자 전해질로 적용하여 루테늄계 염료 기반 태양전지의 효율을 액체전해질 대비 더 높은 효율을 달성하였고, 고가 백금 대체할만한 그래핀 및 ATRP 중합법에 의한 고분자 합성 기반 카본나노물질 상대전극 적용 연구를 수행하고 있음 (관련 최근 10년간 연구실적: Energy. Environ. Sci.(3), Adv. Mater, AEM(2), AFM, Nat. Comm., ACS Nano 및 Nano Energy(3) 포함 SCI 논문 게재 53편, 국내특허등록 25건 및 국외특허등록 6건).

이러한 연구결과로부터 김 환규교수는 현재까지 163여편의 SCI논문을 발표하였으며, SCI 논문평균 인용횟수가 편당 32회를 상회하며, 학회 활동으로는 국제학술대회 (ASOMEP2008, KJFP2009 & ICFPFM2009, KJFP2015 및 ICP2015)의 조직위원장, 한국유기태양전지학회 및 한국광과학회 회장을 역임하였으며, 본 학회의 고분자과학과 기술지 편집이사, 분자전자부문위원회 위원장, 충청지부장, 한국고분자학회 부회장 및 평의원 등으로 활동하며 한국고분자과학과 기술의 발전에 크게 기여하였다.

앞으로는 개발된 소재들을 기반으로 염료감응 및 페로브스카이트 태양전지의 성능을 최대화하여, 각각의 장점을 통합시키기 위한 적층형 융합 태양전지 기술 개발하여 저가, 고효율, 장기안정성을 갖는 태양전지의 상용화를 앞당기고, 개발된 성능에 따라 융합 연구를 통해 에너지 저장 분야까지로 연구영역을 점차 확장시키고 있음.