나노 재료 구조 분석 연구실

Journey into Advanced Crystalline Materials!!

희 연구실은 2020년 9월부 연구를 시작한 이래 박인혁 교 수님의 지도 아래 금속초분자체, 금속–유기 골격체(Metal–Or-ganic Frameworks, MOFs), 페로브스카이트 등 유–무기 하 이브리드 결정 소재를 기반으로 한 연구를 지속해 오고 있습니 다. 연구의 핵심은 단순한 합성이나 구조 규명에 그치지 않고, 빛·열과 같은 외부 자극에 의해 구조적 변화를 유도할 수 있는 감응형 결정 소재를 설계하는 데 있습니다. 이러한 시스템은 분 자동역학적 유연성, 기계화학적 반응성, 단결정간 구조변환 등 다양한 구조–특성 상관관계를 탐구하는 데 중요한 플랫폼을 제 공합니다.

MOF 연구는 저희 연구실의 대표적인 축을 이루고 있습니 다. MOF는 금속 이온과 유기 리간드가 정밀하게 조합되어 형 성되는 결정성 다공성 소재로, 규칙적인 기공 구조와 매우 높은 비표면적을 특징으로 합니다. 이러한 구조적 장점 덕분에 기체 저장과 분리, 촉매, 센서 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 큽니다. 2025년 오마르 M. 야기(Omar M. Yaghi) 교수, 스스 무 키타가와(Susumu Kitagawa) 교수, 리처드 롭슨(Richard Robson) 교수가 노벨화학상을 공동 수상함에 따라, 이 분야의 과학적·기술적 중요성이 다시 한번 전 세계적으로 확인되었습 니다. 저희 연구실은 새로운 구조적 모티프를 가지는 MOF를 자체적으로 설계·합성하고, 그 구조적 특징과 외부자극에 따른 반응성을 단결정 X-선 회절 분석 등을 통해 정밀하게 규명하 고 있습니다.

또 다른 주요 연구 분야는 페로브스카이트 소재입니다. 페로 브스카이트는 우수한 광전 효율과 공정상의 장점으로 차세대 태양전지 및 발광 다이오드 소재로 널리 주목받고 있으나, 대부 분의 기존 시스템이 독성을 지닌 납(Pb)을 포함한다는 한계가 있습니다. 저희 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 무연 페 로브스카이트 구조의 설계 및 합성을 수행하고 있으며, 더 나아

가 유–무기 하이브리드 골격 내에 키랄성을 도입하여 스핀 선 택성을 부여하는 전략을 탐구하고 있습니다. 이를 통해 차세대 반도체 기술인 스핀트로닉스(spintronics) 분야로의 응용 가능 성을 확인하였으며, 관련 결과는 학계에 보고된 바 있습니다.

현재 연구실은 박인혁 교수님을 중심으로 석사과정 학생 3 명과 학부 연구생 1명으로 구성되어 있습니다. 매주 진행되는 그룹미팅은 연구 현황을 공유하는 데 그치지 않고, 실험 데이 터를함께 해석하고 구조적·기능적 의미를 논의하는 중요한 학 습의 장이 되고 있습니다. 이러한 과정에서 새로운 아이디어를 도출하고 연구 방향을 구체화할 수 있는 기회를 얻고 있습니 다. 교수님께서는 실험 설계부터 데이터 분석에 이르기까지세 심하게 지도해 주시며, 항상 도전적인 연구를 장려해 주시기 때문에 연구원들이 적극적이고 자신감 있게 연구에 임할 수 있 는 환경이 조성되어 있습니다.

Our Research Strengths

저희 연구실의 가장 큰 강점 중 하나는 유기 리간드를 직접 설계하고 합성하여 새로운 유–무기 하이브리드 소재를 제조할 수 있는 능력을 갖추고 있다는 점입니다. 이를 통해 분자 구조 의 미세한 차이가 물질의 결정성, 다공성, 광·열 감응성 등 다 양한 특성에 어떤 영향을 미치는지를 체계적으로 규명할 수 있 습니다. 이러한 분자 수준의 정밀 조절 능력은 새로운 구조적 모티프와 기능을 발굴하는 데 중요한 기반이 되며, 연구의 깊이를 크게 확장시켜 줍니다.

또한 저희 연구실은 올해 초 단결정 X-선 회절 분석기(Single Crystal X-ray Diffractometer)를 자체 도입하여 운영하고 있다는 점에서 큰 경쟁력을 갖추고 있습니다. 새로운 소재를 합성한 직후, 외부 기관의 공동 장비를 예약하거나 방문할 필 요 없이 즉각적인 단결정 구조 분석이 가능하며, 온도·자극 조 건 변화에 따른 구조 반응을 실시간으로 추적할 수 있습니다. 이는 연구의 속도와 정확도, 그리고 구조–특성 상관관계에 대 한 이해의 깊이를 동시에 강화하는 중요한 자산입니다. 더불 어 장비의 운영부터 구조 해석까지 전 과정을 연구실에서 직 접 수행함으로써, 구성원 모두가 구조 분석 능력을 탄탄히 갖 춘 무기재료화학 연구자로 성장할 수 있는 환경이 마련되어 있습니다.

이러한 인프라와 연구 역량을 기반으로 저희 연구실의 대학 원생들은 매년 5회 이상 국내 학술대회에 꾸준히 참가하며, 다 양한 연구자들과 활발히 교류하고 있습니다. 또한 독일, 일본, 대만 등 해외 연구기관에서 약 4주간의 방문연구 프로그램을 매년 수행하고 있으며, 연 1회 이상 국제 학술대회 발표를 통 해 연구 성과를 세계적으로 확산하고 있습니다. 이러한 활동은 국제 공동 연구와 협력 네트워크 구축에 큰 기여를 하고 있으 며, 연구실의 글로벌 역량을 강화하는 중요한 요소가 되고 있 습니다. 더불어 졸업생과 재학생 모두 학술발표회에서 다양한 수상 실적을 거두고 있어, 저희 연구실이 추진하는 정밀 구조분석 기반의 새로운 하이브리드 소재 연구가 국내외에서 의미 있는 성과로 평가되고 있음을 확인할 수 있습니다

International Research Opportunities

저희 연구실은 구성원들이 국내를 넘어 글로벌 연구 환경 속 에서 성장할 수 있도록 다양한 국제 연구 기회를 제공하고 있습 니다. 싱가포르, 일본, 태국 등에서 개최되는 국제 학술대회에 정기적으로 참가하여 세계 각국의 연구자들과 교류하고, 최신 연구 동향을 직접 접하는 경험은 연구적 시야를 넓히는 데 큰 도움이 됩니다.

또한 연구실에서는 글로벌 연구실 프로그램을 통해 일본, 독 일, 대만 등 해외 유수 대학에서 약 한 달간 방문연구를 수행할 수 있는 기회를 적극적으로 지원하고 있습니다. 이러한 프로그 램을 통해 학생들은 세계적인 연구자들의 지도 아래 최첨단 실험을 경험하고, 국제 공동연구를 통해 지속적인 네트워크를 구 축할 수 있습니다. 이는 국제적 감각을 갖춘 연구자로 성장하는 데 매우 중요한 발판이 되고 있습니다.

Meaningful Moments Beyond Research

저희 연구실은 연구에 몰두하는 시간만큼이나 잠시 머리를 식히며 재충전하는 ‘환기’의 시간을 소중하게 생각합니다. 연 구산업 컨벤션이나 워크숍에 함께 참여해 새로운 기술을 배우고, 구성원의 생일에는 다 같이 모여 소소하지만 따뜻한 파 티를 열며 서로를 챙기고 있습니다. 때로는 함께 맛집을 탐방 하거나 가까운 곳으로 나들이를 떠나 재충전의 시간을 갖기 도 합니다. 이러한 시간들이 모여 서로를 더 깊이 이해하고, 힘든 순간에 기댈 수 있는 끈끈한 팀워크를 만들어준다고 믿습니다.

Growing Together in Our Research Community

저희 나노재료 구조 분석 연구실은 연구 결과뿐만 아니라, 함께 성장하는 경험을 매우 소중하게 여기는 곳입니다. 실험 이 잘 되지 않을 때에도 서로의 고민을 나누고, 작은 진전에도 함께 기뻐하며 버틸 힘을 얻습니다. 새로운 시도를 존중해 주 는 분위기 속에서 질문은 언제나 환영받고, 실패는 배움의 과 정으로 받아들여집니다. 이러한 경험들이 쌓여 연구자로서뿐 아니라 한 사람으로서도 성장할 수 있다는 점이 연구실 생활의 큰 장점이라고 느낍니다. 이 글을 읽는 분들께도 저희 연구 실의 진솔한 분위기가 조금이나마 전해지기를 바라며, 앞으로 도 서로를 응원하며 의미 있는 연구를 이어가고 싶습니다.