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전북대학교 정광운 교수 연구팀(공대 고분자나노공학과, 대학원 나노융합공학과)이 상대이온에 따른 이온전도 메조젠(ICM)의 자기조립 나노구조와 이온전도 특성을 체계적으로 분석하고, 이를 기반으로 나노구조체 제어 기술을 개발했다. 이 연구는 국제 재료과학 저널 ‘스몰(Small, IF=13.0, 상위 7.9%)’ 2025년 5월호에 표지논문(Front Cover)으로 선정되며 학문적 우수성을 인정받았다.
연구팀은 전략적으로 설계된 메조겐에 서로 다른 상대이온(Br, BF₄, TFSI)을 각각 도입하여, 상대이온이 다른 세 종류의 분자를 합성하고, 이들의 열적 거동, 위상 전이, 자기조립 구조가 이온전도도 및 활성화 에너지에 미치는 영향을 면밀히 분석했다.
연구 결과, 상대이온의 크기 및 친수성/소수성 특성의 차이가 액정 분자의 배열과 자기조립 거동에 뚜렷한 차이를 유도하며, 결과적으로 이온 경로 형성 및 전도 특성에 직결되는 것으로 확인되었다.
소각각선 산란(SAXS), 광각 X선 회절(WAXD), 고해상도 전자현미경(HRTEM) 분석을 통해 상대이온에 따라 형성되는 고유의 나노구조를 시각적으로 규명했으며, 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 통해 각 구조에 따른 이온전도도와 활성화 에너지를 정량적으로 측정했다.
이번 연구는 단순한 이온 치환을 넘어, 상대이온이 분자의 자기조립 구조 및 물성에 미치는 영향을 정량적·구조적으로 설명한 사례로, 이온전도성 소재의 정밀 제어 및 고효율 소재 설계의 이론적 기반을 제공할 수 있다는 점에서 중요한 의미를 가진다.
이번 연구를 주도적으로 수행한 임민우 박사과정 학생은 지금까지 제1저자로서 총 8편의 논문을 발표(총 25건의 SCI 논문에 참여)하였다. 또한, 교육부장관 우수연구자 표창장을 수상했으며, 국내외 학회에서 3건의 우수논문발표상을 수상하는 등 활발한 연구 활동을 이어가고 있다.
임민우 대학원생은 “상대이온의 미세한 화학적 차이가 액정 메조젠의 자기조립 구조와 이온전도 특성에 미치는 영향을 정량적으로 밝힐 수 있어 의미 있었다”며 “이번 연구를 바탕으로 향후 보다 정밀한 기능 제어가 가능한 이온전도성 소재 설계로 확장될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이 연구는 한국연구재단의 기초연구실지원사업, 중견연구자지원사업, 미래소재디스커버리사업, 학술연구지원사업과 함께 NATO Science for Peace and Security의 지원을 받아 수행되었다.
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