Nanotechnology for Energy Conversion Lab.Developing the engineered, functional surfaces can significantly enhance the performance of mechanical components (e.g., controlling heat and mass transfer at the surfaces, reducing friction / adhesion). Surface engineering is a interdisciplinary study of heat & mass transfer, fluid mechanics, manufacturing, and materials science. Our study includes the design and manufacturing of functional surfaces with fine 3D structures, functional materials, next generation heat exchangers, and novel GaN light emitting diodes. We not only study the interfacial phenomena at the developed surface, but also realize the next generation applications in which the functional surfaces are embedded.
Game changer 역할을 하는 신 기술 개발을 위해서는 학문간 융합이 필수적입니다. 기계의 성능을 혁신적으로 향상시키기 위해서도 마찬가지입니다. 우리는 기계공학의 열/물질전달, 유체역학, 생산공학을 기반으로 재료과학을 융복합한 Surface Engineering 연구를 바탕으로 스마트한 기능성 표면을 개발하여 기계공학의 새로운 패러다임을 제시합니다. 스마트한 기능성 표면은 열전달 성능을 몇 배 이상 끌어올릴 수도 있고, 마찰손실을 크게 줄이거나 상황에 따라 자기 스스로 기능을 제어할 수도 있습니다. 우리가 개발한 혁신 기술은 열교환기, 가전기기, 엔진, 선박, 태양전지, LED 등 그 적용범위가 다양합니다. 우리는 우수한 기능성 표면을 설계하고 제작하여 그 성능을 탐구할 뿐만 아니라 최첨단 기술이 적용된 제품 개발을 통해 관련 분야를 선도하고자 합니다.
We study and develop the design and manufacturing of functional surfaces and materials with small 3D structures in nanoscale and microscale. Biological species have amazing functional surfaces with fine structures which we mimic for developing functional surfaces. Such surfaces with structures are utilized to enhance energy conversion performance. Key features of functional surfaces with 3D structures include super water/oil repellency or draining, anti-icing, anti-fouling, controlled bacterial interactions, and light modulation.
우리 주변의 동식물을 살펴보면 삼차원 구조 기반의 기능성 표면을 가지고 있는 것을 알 수 있습니다. 이를 자연모사하여 나노/마이크로 스케일의 삼차원 구조 형상과 재질을 설계하고, 이를 손쉽게 제조하는 연구를 수행합니다. 기능성 표면을 통해 물과 기름 등의 액체의 거동을 조절하거나, 부착력을 떨어뜨려 오염이 일어나지 않게 만들 수 있습니다. 이러한 기능성 표면은 기계 부품에 적용되어 에너지 변환성능을 혁신적으로 향상시킵니다.
We design and synthesize complex materials to enhance desired properties. New functionality by fabricating composites opens up new opportunities in many applications. We fabricate novel phase change composites to enhance thermal properties with minimal sacrifice of their latent heat, which can be utilized to realize heat battery and next generation heat sink. We also experimentally and numerically investigate the thermal performance of newly developed composites and their applications. In addition, we develop 3D printable complex materials with multi-functionality, such as light modulation, low adhesion, and bactericidal properties.
전세계적으로 기능성 복합소재 개발이 한창입니다. 우리는 이러한 복합소재를 설계하고 합성하는 연구를 수행합니다. 그 노력의 일환으로 열적 성능이 향상된 잠열축열복합소재를 개발하여 Heat Battery 혹은 차세대 방열시스템으로 활용하는 연구를 하고 있습니다. 이러한 노력은 전산해석과 실험연구를 포함하고 있습니다. 한편으로 3D Printing할 수 있는 복합소재 개발 연구가 한창입니다. 3D Printing된 복합소재는 광특성 조절, 낮은 부착력, 살균 기능 등을 가질 수 있습니다.
We develop next generation heat exchangers with functional fin surfaces. New functionalities of next generation heat exchangers include anti-frosting and enhanced defrosting characteristics, anti-scaling and anti-bacterial properties. We also design and optimize the configuration of heat exchangers.
열교환기 성능 향상은 기계시스템 에너지 효율 개선에 필수적입니다. 우리는 새로운 표면을 가지는 차세대 열교환기 개발 연구를 수행하고 있습니다. 새롭게 개발되는 열교환기는 향상된 착제상 성능, 방오, 항균 특성을 가집니다. 차세대 열교환기 개발을 위해 열교환기 핀 표면 성능 시험에서부터 열교환기 형상의 최적설계까지 다양하게 진행되고 있습니다.
GaN LEDs have been highlighted for bright, highly-efficient light sources, and developing cost-effective LEDs with high quality GaN is on going worldwide. We develop the technology to hetero-integrate high quality GaN film on Si surfaces by employing 3D structures. The hetero-integration of GaN on 3D Si structures successfully achieves the high quality GaN film comparable to those on conventional sapphire substrates. Moreover, the integrated GaN film show wonderful 3D structures to significantly enhance their light extraction efficiencies.
차세대 광원으로 주목받고 있는 GaN LED의 생산단가를 낮추는 연구가 세계적으로 한창입니다. 고품질 GaN를 얻기 위해서는 사파이어 기판이 필요해서 GaN LED 가격이 상당히 높기 때문입니다. 우리는 3D 구조가 형성된 실리콘 기판에 고품질 GaN를 증착하는 기술을 개발하고 있습니다. 이렇게 증착된 GaN는 기존 사파이어 기판에 증착된 GaN와 유사한 품질을 보여주고 있습니다. 이는 3D 실리콘 구조에 GaN가 증착되면서 생성된 Strain Energy를 효과적으로 방출할 수 있기 때문입니다. 증착된 GaN 층은 멋진 3D 구조를 형성하여 우수한 광추출효율을 가지고 있습니다.
