나노에너지공학과 박민준(사진) 교수팀이 촉매 제조 시 발생하는 불순물을 제거하기 위해 초임계 유체*를 활용해 이중 원자 촉매(Fe-N₄와 Cu-N₄) 구조를 갖는 고순도 질화탄소 나노튜브(FCN₄-CNNT)를 개발했다.* 초임계 유체: 임계점 이상의 온도와 압력 조건에 있는 물질 상태. 이를 이차전지에 활용해 고성능 아연-금속 전지용 이중 기능성 (Bi-functional) 산소 촉매로 적용하면 아연-공기 전지의 수명과 에너지 밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.‘아연-공기 전지’는 전기차 등에 쓰이는 리튬이온 배터리보다 5배 이상 많은 에너지를 저장하고 폭발 위험도 낮아 차세대 전지로 주목받고 있다. 음극은 아연, 양극은 공기 중의 산소를 이용하는데, 저렴하면서 이론적인 에너지 밀도가 높은 ‘아연’(~1,360 Wh/kgzn?1)과 공기 중의 풍부한 ‘산소’의 전기화학 반응으로 에너지를 생산한다. 또한 수계 전해질을 사용하므로 폭발 위험성이 낮아 안전하다는 장점도 있다.* Wh/kg: 에너지 밀도의 단위. kg당 와트시(Wh, 전력량, 전력×시간)로 측정한다.그러나 아연-공기 전지는 양극 반응인 산소 환원반응(ORR)과 산소 발생반응(OER)의 느린 반응 역학 때문에 실제 에너지 밀도가 제한된다. 해결책으로 ORR과 OER의 반응 속도를 높여주는 이중 기능성 촉매가 필요하지만, 기존의 귀금속 촉매들[Pt(백금), Ru(루테늄), Ir(이리듐)]은 가격이 비싸기 때문에 낮은 비용과 높은 수율로 이를 대체할 수 있는 새로운 촉매 개발이 필요한 실정이다.박민준 교수팀이 개발한 것이 바로 이 새로운 촉매다. 연구팀은 고압 초임계 반응을 통해 CNNT(질화탄소 나노튜브)를 철 프탈로시아닌(FePc) 및 구리 프탈로시아닌(CuPc) 나노로드와 합성해, CNNT 내부에 Fe-N₄ 및 Cu-N₄ 이중 원자 촉매가 원자적으로 분산돼 존재하는 FCN₄-CNNT(고순도 질화탄소 나노튜브)를 개발했다. 탄소 나노튜브(CNT)는 금속 기반 촉매를 보호하기 위해 쓰이는데, 내부 구동 시 고온 열분해 등으로 불순물이 많이 생겨 부작용을 일으킬 수 있다. 연구팀은 전이금속을 탄소 나노튜브에 잘 충전되도록 해 고순도를 확보하고자 초임계 유체를 사용했다. ‘초임계 유체’는 온도와 압력이 임계점에 도달해 있기 때문에 열이나 압력을 가해도 변하지 않는다. 액체의 밀도와 기체의 확산성을 갖고 있어 제로 표면 장력, 고속 확산성, 높은 용매화(solvation) 등에서 힘을 발휘하는 것이다. 이번 연구에서는 맞춤형 고압 원자로의 진공 환경을 조정해 질소가스를 사용한 벤젠을 초임계 유체로 썼다.연구팀이 구현한 이중 기능성 촉매의 특성을 확인하기 위한 방전 심도(DOD, ~1.0%) 평가에서, FCN₄-CNNT를 사용한 아연-금속 전지는 100 주기 후 Pt/C와 IrO₂촉매 혼합물의 과전압*(885 mV)보다 매우 낮은 617 mV을 기록했으며, 190 주기 후에도 709 mV의 과전압과 72.3%의 에너지 효율을 유지했다.* 과전압: 정격 전압보다 높은 전압이 공급되는 현상. 과전압으로 생기는 전기 에너지는 열 손실로 이어지므로 낮은 것이 좋다.나아가 실용성 평가에서 FCN₄-CNNT를 사용한 아연-금속 전지는 Pt/C와 IrO₂촉매 혼합물의 에너지 밀도(844 Wh/kgzn?1)보다 높은 918 Wh/kgzn?1의 에너지 밀도를 달성하며 우수한 내구성과 전기화학적 성능을 나타냈다.이번 연구에서 주목할 점은 in situ XAS분석을 통해 질화탄소 나노튜브 내부에 새롭게 생성된 배위의 측면에서 이중 기능성 ORR(산호 환원반응) 및 OER(산소 발생반응) 활동을 연구한 내용이다. XANES 스펙트럼에서 Fe(Ⅱ) 피크의 강도는 ORR 영역에서 증가(산화)하고 OER 공정 동안 회복(환원)되는데, 이는 전기 촉매 작용 동안 Fe-N₄ 활성 자리의 철 이온의 가역적 산화환원 반응을 의미한다. 대조적으로, Cu(Ⅱ) 피크의 강도는 ORR 영역에서 감소(환원)하고 OER 공정 동안 회복(산화)함을 보였다. 이는 FCN₄-CNNT의 내부에 원자적으로 존재하는 Fe-N₄ 및 Cu-N₄ 자리가 촉매 효과의 기원임을 나타내며, Fe(Ⅱ)과 Cu(Ⅱ)가 서로 반대의 가역적인 산화환원 메커니즘을 통해 효율적인 이중 기능성 산소 활동이 가능함을 의미한다.해당 성과는 국제 저명 학술지인 『Energy Storage Materials』 1월호에 게재됐다.- 논문 제목: Molecular engineering of atomically dispersed Fe-N₄ and Cu-N₄ dual-sites in carbon nitride nanotubes for rechargable zinc-air batteries- 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.12.007이번 연구는 나노에너지공학과 박민준 교수가 교신저자, 박지한 석박사 통합과정생이 공동저자로 수행했으며, UNIST와 POSTECH이 공동으로 참여했다.해당 연구는 한국연구재단 기초연구실(BRL)사업, 2022년도 정부(산업통상자원부)의 재원으로 한국에너지기술평가원 지원을 받아 수행됐다(20214000000140, 청정에너지 융합 발전 융합대학원).[Abstract]Metal?nitrogen?carbon (M?N?C) electrocatalysts have emerged as promising oxygen electrocatalysts with the excessive catalytically active M?Nx sites. However, M?Nx sites are not easy to be preserved at elevated temperature of pyrolysis step. Here, we show that a supercritical fluid with a fast reaction kinetics allows us to synthesize a high-purity carbon nitride nanotube filled with the iron and copper phthalocyanine nanorods as a bi-functional oxygen electrocatalyst. The well-preserved Fe?N₄ and Cu?N₄ sites inside of carbon nitride nanotubes are clearly observed by the systematic analysis. In addition, we investigate the synergistic effect of atomically dispersed Fe-N₄ and Cu-N₄ dual-atom catalysts inside the carbon nitride nanotube. The prepared sample exhibits the half-wave potential of 0.94 V for oxygen reduction reaction and the potential of 1.65 V at 10 mA cm?2 for oxygen evolution reaction. Further, we fabricate rechargeable zinc-air batteries with the dual-atomic catalyst, which show better bi-functional activities than the mixture of Pt/C and IrO₂ under high depth of discharge (DOD) of ∼32.6% (12 h per cycle) for the zinc-air batteries. Finally, the in-situ X-ray absorption spectroscopy analysis during ORR and OER reactions revealed the catalytic origin of the FCN₄?CNNT, providing a new insight into the development of efficient oxygen electrocatalysts.- Paper Title: Molecular engineering of atomically dispersed Fe-N₄ and Cu-N₄ dual-sites in carbon nitride nanotubes for rechargeable zinc?air batteries- Authors: Jihan Park, Prof. Minjoon Park(Department of Nanoenergy Engineering, Pusan National University)- URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829722006651 * 첫번째 사진: 초임계 방식을 통한 나노 로드 형태의 질화탄소 나노뷰트 합성 과정* 두번째 사진: (a) 촉매별 산소환원 특성, (b) 촉매의 전자 이동 특성, (c) 질화탄소 나노뷰트 촉매의 10,000 사이클 내구성 테스트* 세번째 사진: 박민준 교수(교신저자)

공과대학(학장 최재원·기계공학부 교수)은 2월 27일 공학 연구 분야에서 우수한 성과를 거둔 소속 교수 17명을 선정해 ‘우수 연구자상’을 시상했다.공과대학에서는 한 해 동안 영향력 있는 국제 학술지에 우수한 논문을 게재했거나, 대규모 국책사업을 유치한 연구자를 대상으로 2020년부터 ‘스타(STAR) 연구자상 및 우수 연구자상’을 시상하고 있다.이태경 교수는 Impact Factor(IF)가 10 이상인 Journal of Materials Science & Technology (IF 10.320) journal에 게재한 논문 'Origin of superior low-cycle fatigue resistance of an interstitial metastable high-entropy alloy'?를 통해 우수한 연구 성과를 인정받아 이 상을 수상하였다.* 사진: 이태경 교수

기계공학부 요시프 무스타파 즈헤이얼 게니(19학번, 지도교수 임희창) 박사는 12월 1일과 2일 대전 한국과학기술원(KAIST) 기계공학동(N7)에서 열린 ‘2022년 추계 한국가시화학회’에서 ‘우수발표상’을 수상했다.이번 한국가시화학회에서는 액적 및 다상 유동, 마이크로 유동, 생체 유동, 난류/압축성 유동, 환경 및 해양 관련 유동, 에너지 및 연소 관련 유동 등 다양한 가시화 분야 논문 총 73편에 대한 구두 발표 및 포스터 발표가 있었다.부산대 수상 논문의 요시프 무스타파 즈헤이얼 게니 박사와 장 멍(공동저자) 학생은 유체공학연구실(지도교수 임희창)에서 난류 및 인공지능 분야에 관심을 갖고 연구를 진행해 왔다. 이번 학회에서 난류유동 측정 및 해석에서 발생하는 불필요한 노이즈의 특성들을 물리기반 심층강화학습(PGDRL)을 기반으로 제거할 수 있는 기법 개발에 대한 연구를 발표해 창의성을 인정받았다. 또한 인공지능을 이용한 다양한 유동 및 노이즈제거에 대한 응용들뿐만 아니라 3차원 유동 재현 및 예측 등 응용의 범위를 넓혔다는 평을 받아 학회 전문가들로 구성된 평가위원들의 추천을 받아 선정됐다.* 사진: 오른쪽 첫 번째부터 요시프 무스타파 즈헤이얼 게니 박사, 임희창 교수(2022.12.28)

기계공학부 이승엽(18학번)·이수정(20학번) 학생과 석사과정 구본헌·저우 하이펑(21학번) 학생이 11월 14일부터 16일까지 제주 오리엔탈호텔에서 개최된 ‘2022년 한국풍력에너지학회 추계학술대회’에서 포스터 부문 및 구두 발표 부문에서 무려 4개의 우수 발표상을 수상하는 역량을 펼쳤다.(지도교수 임희창)이승엽·이수정 학생은 각각 ‘극한 해양환경 내 부유식 해상풍력 플랫폼의 안정성에 대한 연구’와 ‘장단기메모리 순환신경망을 이용한 제주인근 해양유의파고 예측에 대한 연구’를 수행했으며, 5개월이라는 짧은 연구기간에도 이번 학회에서 우수한 성과를 발표해 연구주제의 창의성을 인정받았고, 풍력에너지 전문가들로 구성된 평가위원들의 추천을 받아 포스터 발표 우수상에 선정됐다.또 구본헌 석사과정생은 ‘수치해석을 통한 직사각형 공동 모델 내부 음장 추정 방법’에 관한 연구 주제로 발표했고, 저우 하이펑 석사과정생은 ‘다중 캡슐화 전극 플라즈마 액추에이터의 배치에 따른 유기된 표면 제트류에 대한 연구’로 구두 발표 부문 우수 발표상을 받았다.* 사진: 풍력에너지학회 우수발표상 수상자 저우 하이펑 석사과정생, 이승엽 학생, 지도를 맡은 임희창 교수, 구본헌 석사과정생, 이수정 학생 대리수상자(2022.11.24)

기계공학부 최경민 교수가 한국에너지기술평가원으로부터 ‘2022 우수 연구실’에 선정돼, 11월 2일 일산 킨텍스에서 열린 ‘2022 에너지 혁신인재 포럼’에서 한국에너지기술평가원장 표창을 받았다.최 교수는 지난 2018년 한국에너지기술평가원으로부터 5년간 총 22억 원을 지원받아 가스터빈 설계 및 플랜트 제어시스템을 개발해 산업체에 지원하고 관련 분야 석박사급 R&D 우수인력을 양성함으로써 에너지인력양성사업을 통해 국가·사회 발전에 기여한 공로를 인정받았다.산업통상자원부와 한국에너지평가원에서 개최한 이번 포럼에서는 에너지인력양성사업 성과에 대한 사전평가를 통해 선정된 우수 연구실 교수 3명과 우수학생 13명에 대한 시상식이 열렸다.* 사진: 우수 연구실에 선정돼 수상한 최경민 교수(뒷줄 왼쪽 첫 번째)(2022.11.04)

화공생명·환경공학부 화공생명공학전공 학생들이 ‘제2회 LG화학-한국화학공학회 석유화학 올림피아드’에서 대상과 금상을 수상하며 뛰어난 역량을 인정받았다.부산대는 10월 21일 여의도 LG트윈타워에서 열린 대회 시상식에서 화공생명공학전공 한지웅(17학번)·김정헌(17학번)·조서연(19학번) 학생의 ‘카본카본따블본드’팀(지도교수 이인규)이 대상을, 노혜영(18학번)·손우진(18학번)·박현선(20학번) 학생의 ‘SNL’팀(지도교수 손상환)이 설비의 잠재 위험성을 분석해 공정안전 분야 금상을 수상했다.대상팀은 미래 핵심 에너지로 주목받는 그레이, 블루, 그린 등 다양한 수소 생산방식의 경제성을 분석해 탄소배출을 효과적으로 저감하고 경쟁력 있게 수소를 생산할 수 있는 최적의 공정을 제안했다. 심사위원단은 "수소 생산을 위한 다양한 생산방식을 비교 분석해, 논리적인 계산 설계 등이 고려된 점에 높은 평가를 줬다"며 "미래에너지 수소 제조 시 경쟁력 있는 생산 공정이 적용될 것"이라고 평가했다.한편, ‘석유화학 올림피아드’는 대학생들이 경쟁과 교류를 통해 화학공학 분야에 대한 지식을 넓히고 혁신 인재로 성장할 수 있도록 지원하고 있다. 분야별 각 수상자에게는 장학금과 LG화학 입사 지원 시 서류전형 면제 등 우대 혜택을 준다. 특히 대상 수상팀에는 1인당 500만 원의 장학금과 정규직 전환형 인턴십 기회를 제공한다.* 사진:위쪽부터 석유화학 올림피아드 대상을 수상한 ‘카본카본따블본드’팀, 금상을 수상한 ‘SNL’팀(2022.10.28)

나노에너지공학과 이형우 교수 연구팀과 한국재료연구원(KIMS), 한국과학기술정보연구원(KISTI) 공동 연구팀이 특정 가스에 노출될 때 결정 구조가 변하는 친환경 신소재를 합성하고, 이를 기반으로 색과 저항이 동시에 바뀌는 ‘다중 응답형 가스 센서’를 세계 처음으로 개발했다. ‘가스 센서’는 인류의 건강을 증진시키고 산업체의 대기 오염으로부터 환경을 보호하는 데 활용 가능한 환경 정보를 제공할 수 있어 학계 및 산업계의 관심이 높다.※ 가스 센서의 활용: 가스누출경보기, 화재경보기, 알코올검출기, 엔진연소가스검지기 등기존의 반도체 방식을 이용한 가스 센서는 센서 표면에 가스가 흡착됐을 때 나타나는 전기적 저항 변화를 통해 가스를 검출한다. 하지만, 물리적 흡착-탈착 메커니즘을 활용할 수밖에 없어 작동 온도가 높아야 한다. 가스의 물리적 흡착에 기초한 센서는 높은 전력 소비량뿐만 아니라 낮은 선택성의 문제점을 가진다. 또한, 전기적 특성 변화라는 단일 지표만을 사용해 그 활용성에도 한계가 있다.이에, 연구팀은 독성이 없는 구리(Cu) 기반의 친환경 메탈 할라이드 박막 소재인 Cs3Cu2I5를 합성했다. Cu(I)계 가스 센서는 각종 독성 및 대기 가스 중 수산기(基)[-OH. 즉, 한 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 이루어진 1가(一價)의 기(基)로, ‘하이드록실기’라고도 함] 검출에 대한 선택성이 크며, 그 중 물에 대한 감도가 가장 높다. 물에 감도가 높은 Cu(I)계 가스 센서는 사람의 호흡에 있는 수분도 감지할 수 있을 정도로 민감하기 때문에, 의료(호흡기 질환) 및 환경 모니터링 분야에 응용이 가능하다.연구팀이 합성한 Cs3Cu2I5 소재는 하이드록실 가스에 노출되면 CsCu2I3로 상전이[외부 조건에 따라 한 상(相, phase)에서 다른 상으로 바뀌는 현상]가 일어나는데, 이때 소재의 광학적 특성과 전기적 특성 또한 변한다는 것을 슈퍼컴퓨터 기반 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 규명했다.즉, 단일 지표만 사용하는 것이 아니라 전기적 및 광학적 모드를 동시에 활용할 수 있어 고선택성 다중 응답형 가스 센서로 응용 가능하다. 실제로 이 센서는 하이드록실 가스에 노출된 뒤, 광학 적색편이*를 방출하는 데 단 5초, 전기 저항 증가로 가스 검출이 가능하기까지는 1분밖에 걸리지 않았다. ‘고선택성’이란 광학적·전기적 두 반응이 모두 나타나기 때문에 가스 검출의 정확도를 높일 수 있다는 뜻이다. * 적색편이(赤色偏移): 물체가 내는 빛의 파장이 늘어나 보이는 현상. 일반적으로 가시광선에서 파장이 길수록 붉게 보이기 때문에 물체의 스펙트럼이 붉은(赤色) 쪽으로 치우쳤다(偏移)는 의미.또한, Cs3Cu2I5 기반의 가스 센서는 기존의 메커니즘과 달리 가역적인 상전이 메커니즘을 이용하기 때문에 추적 관찰 결과, 1년 동안 높은 안정성을 가지며 상온에서 1V(볼트)의 낮은 작동 전압을 통해 반복적으로 작동이 가능한 것으로 나타났다.이형우 교수는 “이번 연구를 통해 기존의 반도체 기반 센서와는 달리 향후 반도체·의료·농축산 등 다양한 첨단 산업 분야에 적용 또는 응용될 것으로 기대되는, 세계 최초의 결정 구조 변화형 친환경 소재의 상전이를 통한 다중 응답형 가스 센서 개념을 선보였다”고 말했다.해당 논문은 소재 분야의 세계적인 학술지인 『Advanced Functional Materials』에 ‘친환경 비납계 금속 할라이드 상전이를 활용한 다중 응답형 하이드록실기 가스 센서(Multimodal Gas Sensor Detecting Hydroxyl Groups with Phase Transition Based on Eco-Friendly Lead-Free Metal Halides)’라는 제목으로 7월 11일자에 게재됐고, 연구의 우수성을 인정받아 표지논문(Inside front cover)으로 선정됐다. 연구에는 대학원 나노융합기술학과 이다슬(20학번) 박사과정생이 제1저자, 이형우 교수가 교신저자로 참여했다. - 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adfm.202202207 [Abstract]An electrical and optical responsive chemical-semiconductor gas sensor is developed using Cu(I) halides with a phase transition mechanism. Cu(I) materials exhibit reversible phase transitions between the Cs3Cu2I5 and CsCu2I3 with different properties, owing to the formation/destruction of the Cs?I and Cu?Cu bonding when the hydroxyl groups are attached/detached. Among various toxic and atmospheric gases, a Cu(I)-based gas sensor has high selectivity in detecting the hydroxyl group, and the highest sensitivity to water. The reactivity is determined by the polarity, where water with the largest polarity has the strongest attraction for Cu+ and I- ions, letting phase transition occur easily. The multimodal sensor red-shifts emission from 445 to 575 nm when it detects hydroxyl gas, and the moisture-sensitive sensor visually confirms response to breaths in less than 5 s and recovery in the air in less than 30 s. The gas sensor can operate at room temperature while applying a constant bias voltage of 1 V, and it also shows excellent sensitivity in a relative humidity range of 15?75%. Furthermore, the sensor maintained ?90% of its initial responsivity over 1 year.- Paper Title: Multimodal Gas Sensor Detecting Hydroxyl Groups with Phase Transition Based on Eco-Friendly Lead-Free Metal Halides- First Author: Daseul Lee(Pusan National University, KIMS), Seung-Jea Lee, Jae Ho Kim(KIMS) - Corresponding Author: Hyung Woo Lee(Pusan National University), Han Seul Kim(KISTI), Jin Woo Choi(KIMS)- URL: https://doi.org/10.1002/adfm.202202207 *연구 관련 사진(a) 어드밴스드 펑셔널 머테리얼즈 표지 (b) 가스 센서의 매커니즘 (c) 가스 센서의 가소크로믹한 센싱 특성(d) 하이드록실 가스의 on-off에 따른 반도체 센싱 특성 (e) 하이드록실기의 극성에 따른 전기적 및 광학적 반응* 인물 사진:오른쪽부터 교신저자 이형우 교수, 제1저자 이다슬 박사과정생(2022.07.11)

‘고에너지물질(Energetic Materials)’은 보통 금속과 산화제 물질로 구성돼 내부에 화학에너지를 담고 있으면서 점화 시 급격하게 자가 연소해 열과 압력을 방출하는 기능성 물질이다. 특히, 나노스케일의 고에너지물질을 구현할 경우 반응성이 증대돼 점화 시 연소열과 압력의 방출량이 매우 짧은 시간에 급격하게 증가하기 때문에 기존의 벌크 및 마이크로스케일 고에너지물질의 연소 및 폭발 특성을 향상시킬 수 있는 획기적인 기술로 상용화에 대한 기대가 매우 높다.나노에너지공학과 김수형 교수팀은 알루미늄(Al) 나노입자와 과요오드산 칼륨(KIO₄) 나노입자를 기반으로 하는 나노고에너지물질의 표면을 니트로셀룰로스(Nitrocellulose)와 같은 에너제틱 폴리머로 코팅함으로써 외부 충격으로부터 보호할 수 있는 보호막을 형성해 안정성을 높이고, 이를 전통적인 고체추진제에 적용함으로써 연소실 내에서 점화 시 높은 연소열과 압력을 유도해 소형발사체의 추진력을 최종적으로 향상시킬 수 있는 원천기술 개발에 성공했다.산업용 및 군용 열공학 분야에 많이 활용되는 나노고에너지물질은 외부의 자극 및 충격 등에 매우 민감해 뜻하지 않은 폭발이 일어나는 경우가 많아 극히 제한된 전문가만이 취급할 수 있는데, 이러한 제한된 응용성을 넓히기 위해 연구팀은 나노고에너지물질의 표면에 균일하게 폴리머 보호막 코팅을 할 수 있는 기체상 에어로졸 공정을 개발했다.이러한 에어로졸 공정 내에서 나노스케일의 금속, 산화제, 폴리머의 구성비를 다양하게 변화시키면서 관찰한 결과, 나노고에너지물질의 안정성을 높이면서 동시에 이들을 기반으로 하는 고체추진제의 연소 및 추진 특성을 극대화해 최종적으로 소형발사체의 추진력을 향상시킬 수 있는 방안을 실험적으로 구현한 것이다.해당 논문은 재료 및 화학공학 분야 국제학술지인 『케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)』에 온라인 4월 22일자로 게재됐다.- 논문 제목: Effect of Energetic Polymer Encapsulation for Aluminum/Potassium Periodate-based Composites on Ignition Sensitivity and Combustion Characteristics(점화 감도 및 연소 특성에 대한 알루미늄/과요오드산 칼륨 기반 복합체의 에너제틱 폴리머 캡슐화 효과)- 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136519 [Abstract]Energetic composites composed of metal and oxidizer are limitedly employed in thermal engineering systems due to their sensitivity. Therefore, energetic polymer encapsulation can be suggested as a method of protecting energetic composites from unexpected external stimuli, as well as maintaining relatively high explosive reactivity. In this study, the effect of nitrocellulose (NC; polymer) encapsulation on the ignition and combustion characteristics of aluminum (Al; fuel)/potassium periodate (KIO₄; oxidizer) energetic composites is systematically examined. NC-encapsulated Al/KIO₄ energetic composites are manufactured using a spray drying method, which enables uniform mixing of Al nanoparticles (NPs) with KIO₄ NPs in the NC matrix. As the more NC encapsulation is made on Al/KIO4 energetic composites, the ignition delay time and ignition threshold spark energy increase, suggesting a reduction in the sensitivity of the energetic composites. However, the maximum pressure and pressurization rates of NC-encapsulated Al/KIO4 energetic composites ignited in a closed cell are higher when the NC content is below 10 wt.%, and then they considerably decrease with excessive NC content (>10 wt.%). On the basis of propulsion tests, the kinetic energy of bullet-type projectiles and specific impulses of small rocket-type projectiles charged with NC content of 5?10 wt.% in the Al/KIO4 energetic composites are two times higher than the values for Al/KIO4 energetic composites with no NC content. These results prove that the optimized polymer encapsulation is highly beneficial for developing various functional energetic composites and composite solid propellants, with compromised sensitivity and explosive reactivity, for enhancing the propulsion of small projectiles. * Paper Title: Effect of Energetic Polymer Encapsulation for Aluminum/Potassium Periodate-based Composites on Ignition Sensitivity and Combustion Characteristics- https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136519 * First Authors: Ji Hoon Kim & Ho Sung Kim (Research Center for Energy Convergence Technology, Pusan National University)* Corresponding Author: Soo Hyung Kim (Department of Nanoenergy Engineering, Pusan National University)* 연구 관련 사진(a, b) 나노고에너지물질 기체상 성장 메커니즘 및 나노고에너지물질이 적용된 고체추진제의 로켓 소형발사체 응용 개요도.기체상 에어로졸 공정을 통해 생성된 나노고에너지물질의 (c) 점화 테스트, (d) 정전스파크 인가 안정성 테스트(e) 연소율 측정 테스트, (f) 탄환형 소형발사체 추진 테스트, (g) 로켓형 소형발사체 추진 테스트 과정 사진.* 연구자 사진:오른쪽부터 김수형 교수(교신저자), 김호성 박사(제1저자), 조현수·차정근 석사과정생(공동저자) (2022.04.22)

부산대학교 기계공학부 4학년 이동훈, 권동욱 학생 (학사과정, 지도교수 임희창)이 6월 20-22일에 제주 라마다플라자 제주 호텔에서 열리는 2022 한국풍력에너지학회 춘계학술대회에서 ‘우수 포스터상’을 각각 수상했다. 이번 풍력에너지학회는 부산대 기계공학부 총 2명의 학부생(이동훈, 권동욱)이 참여하였으며, 이 학생들은 기계공학부에서 제품 개발 설계 교과목의 일환으로 유체공학분야에 관심을 가지고, 유체공학연구실(지도교수 임희창)에서 2021년 2학기부터 연구실 내 대학원생들과 공동연구를 진행하여 왔다. 실제 이동훈 학생과 권동욱 학생은 연구주제로 각각 울산 앞바다의 8MW 해상풍력의 LCOE예측 그리고 반잠수식 해상풍력 플랫폼의 안정화 방안에 대한 연구주제로 약 8개월이라는 짧은 수학기간 만으로도 이번 학회에서 우수한 연구결과를 발표하게 되었다.이 논문은 해상풍력의 기반이 되는 정보들을 수집하여 해상풍력시장 및 LCOE의 예측뿐만 아니라 부유식 해상풍력 플랫폼의 계류 특성을 수치해석 통해 예측하였다는 측면에서 많은 호응도를 얻었으며, 대표할 수 있는 우수한 결과를 얻어 평가자들로부터 큰 호평을 받았다.(2022.06.22)

기계공학부 이태경 교수 연구실 유진영 통합과정, 배민화 석사과정생이 4월 27일부터 29일까지 3일간 창원 컨벤션센터에서 개최된 2022년 대한금속재료학회 춘계학술대회에서 우수발표상을 수상하였다.유진영 통합과정생은 'Ti-20Zr-9Nb-5Sn 합금의 초탄성 거동 예측'을 주제로 발표하여 구두발표 우수상을 수상하였고,배민화 석사과정생은 'Comparison of direct-current electropulse effects by different rolling modes of commercially pure titanium'을 주제로 발표하여 포스터발표 우수상을 수상하였다. * 사진:왼쪽부터 이태경 지도교수, 유진영 학생, 배민화 학생(2022.05.04)

기계공학부 김송길 교수 연구실 최민기(제1저자), 박선하(공동저자) 석사과정생이 세계적으로 권위있는 저널인 Applied Surface Science (JCR 4.76%, IF 6.707)에 논문을 게재하였다. (논문명: “Correlating surface structures and nanoscale friction of CVD Multi-Layered graphene”)최민기 석사과정생은 다층의 그래핀에서 생길 수 있는 표면의 구조물들과 나노스케일 마찰특성간의 상관관계를 보다 정확히 밝혀냈다. 특히, nN 단위의 아주 낮은 범위에서 하중이 변화함에 따라 달라지는 그래핀의 층간 마찰 구배 특성을 확인했다. 이를 통해 고체상태 초윤활 표면 코팅 막으로써의 그래핀의 마찰 특성에 대한 기초적인 연구를 수행했을 뿐만 아니라, 마이크로/나노 압전(piezoelectric)소자와 같이 아주 미세한 힘에 따라 반응하는 센서로써의 응용가능성도 제시하였다.* 사진:왼쪽부터 차례대로 최민기(제1저자), 박선하(공동저자) 석사과정생 그리고 김송길 지도교수(교신저자)(2022.01.24)

대한기계학회 전국학생 설계경진대회 대상(장관상)·금상 수상대한기계학회가 주관해 10월 30일 고려대 하나스퀘어강당에서 개최한 ‘제11회 전국학생 설계경진대회’에서 대상과 금상을 수상했다(지도교수 김송길). 올해 11회째 개최되는 이 대회에서 한 대학이 대상과 금상을 모두 수상한 것은 부산대가 처음이다.대한기계학회 전국학생 설계경진대회는 기계분야 최대 규모의 경진대회로, 7개월여 동안 단계 평가를 거쳐 최종 본선팀을 선발한다. 올해 이 대회에는 ‘미래 사회 에너지 기계 기술 개발을 위한 에너지 절약형 기계 시스템 설계’를 주제로 전국에서 총 140개 팀이 참가해 치열한 경연을 펼쳤다.대상 수상팀(팀장: 조성원, 팀원: 김은호, 박진수, 이준혁, 이재백)은 기계공학부 2, 3학년 학생들로, 도심형 소형 풍력발전기 발전 효율 증가를 위한 마그네틱 베어링을 개발했다. 수상팀은 마그네틱 베어링을 장착한 도심형 소형 풍력발전기를 3D 프린팅으로 제작하고, 성능 테스트를 통한 기존의 기계 베어링 대비 발전 효율 향상을 검증하였을 뿐만 아니라 국내 도심 풍속 환경에서의 적용 효율성을 검증했다. 이들은 소형풍력시스템 발전성능의 우수성을 실험으로 입증함으로써 산업현장에 바로 활용 가능해 실용성이 높다는 평을 받았다.금상 수상팀(팀장: 권선호, 팀원: 김지환, 김홍민, 민경석, 이효준)은 기계공학부 3, 4학년 학생들로 수자원 낭비 문제 해결과 수처리 에너지 소비를 줄이는 데 기여하기 위한 모듈형 기계식 절수시스템을 개발했고, 3D 프린팅을 활용해 공공장소의 다양한 수전에 설치 가능하도록 시제품을 제작했다. 수상 학생들이 개발한 절수시스템은 전자장치를 사용하지 않고 기계적 메커니즘으로만 구동하며, 사용자가 원하는 시간만큼 물을 사용할 수 있어 일상생활에서의 물 낭비를 줄이고 이를 통해 물 절약에 대한 인식을 개선시켜줄 것으로 기대된다.두 팀을 지도한 김송길 교수는 “우리 학생들의 도전정신과 열정·노력이 거둔 값진 성과”라며 긴 시간 동안 학생들이 성장하는 모습을 지켜볼 수 있어 보람이 컸다고 말했다. 김 교수는 “학부과정의 잘 짜여진 설계 교육 커리큘럼과 V-Space 등 아이디어를 시제품으로 구현해볼 수 있는 시설이 있었기에 학생들이 이런 우수한 성적을 거둘 수 있었다”고 강조했다.* 사진: 설계경진대회에 수상 학생들과 김송길(왼쪽 첫 번째) 교수(2021.11.23.)