장재영(공과대학)

서울 공과대학 에너지공학과 교수이다.

연구

• 고분자로 만든 고성능 열전소재 개발(2019.4)
  1. 장 교수팀이 플라스틱‧섬유 등의 원료로 사용되는 고분자를 재료로 전기 생산능력이 향상된 고성능 열전소재를 개발했다.
  2. 이번 연구에서 ‘전자주개(Donor)-전자받개(Acceptor)형 고분자(이하 D-A 고분자)’를 이용해 열전소재의 출력을 획기적으로 향상시킬 수 있는 방법을 제시, 문제점을 해결했다. 전하이동도가 매우 높은 D-A 고분자와 도펀트를 한꺼번에 혼합해 도핑을 시도했고 이를 통해 간단하게 열전소재를 제작했다. 해당 열전소재는 동일한 방법으로 제조한 열전소재 중 최고의 열전출력인자(31.5 μWm-1K-2) 및 성능지수(0.043)를 보였다.
  3. 한편 이번 연구 결과는 (논문명 : Doping of donor-acceptor polymers with long side chains via solution mixing for advancing thermoelectric properties, 저자정보: 장재영 교수 (교신저자), 서의현 박사과정 (제1저자)) 교육부의 재원(기본연구지원사업-SGER)으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며 나노과학‧에너지 분야 세계적인 권위지인 「Nano Energy」 4월호에 게재됐다.

• 빛으로 구동하는 메모리를 위한 퀀텀닷 개발(2018.8)
  1. 장 교수팀이 빛으로 구동하는 메모리 구현을 위해 표면이 가공된 퀀텀닷(Quantum Dot) 나노재료를 개발했다고 밝혔다. 플래시 메모리로 대표되는 정보저장소자는 스마트폰, USB 드라이브 등 대부분의 모바일 IT 기기에 사용되는 필수 소자로 지금까지는 높은 전압을 사용해 메모리를 구동했다.
  2. 이번 연구는 기존의 빛을 이용해 이미지 정보를 저장하는 플래시 메모리 구현에 이어 저장된 정보를 효과적으로 제거할 수 있는 메모리 소자를 구현하고, 빛에 의한 정보 제거 속도를 획기적으로 개선할 수 있는 방법을 제시했다. 기존에도 빛을 이용해 정보를 제거하는 플래시 메모리 연구가 있었지만 강한 빛과 긴 노출시간이 필요하다는 한계가 있었다. 따라서 약한 세기의 가시광선 영역대의 빛으로도 빠르게 정보를 제거할 수 있는 새로운 플래시 메모리 기술의 필요성이 제기됐다.
  3. 장 교수팀은 퀀텀닷으로 구성된 부동 게이트 삽입층(Floating Gate Layer)을 도입, 퀀텀닷의 표면을 효과적으로 가공해 ‘광 유발 회복’효과를 극대화한 유/무기 트랜지스터 기반 메모리 소자를 제작했다. 특히 불소화 화합물로 표면 개질된 퀀텀닷을 사용해 제작한 메모리 소자는 1mW/cm2 세기 미만의 빛으로도 저장된 정보를 빠르게 제거하면서도 안정적으로 구동됐다.
  4. 이번 연구는 최근 차세대 반도체 디스플레이 재료로 각광받고 있는 퀀텀닷이 플래시 메모리의 핵심소재로 응용 가능함을 확인하고, 효과적인 표면가공을 통해 메모리 성능을 획기적으로 향상시켰다는데 의미가 있다. 장재영 교수는 “이번에 개발한 퀀텀닷을 활용한 플래시 메모리는 비휘발성이면서 빛의 노출에 따라 빠르게 정보의 제거가 가능하다는 점에서 향후 퀀텀닷과 같은 나노재료를 이용해 차세대 웨어러블 전자제품 등의 저장 소자로 널리 활용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 밝혔다.
  5. 이번 연구결과는 (논문명 : Surface Modification of CdSe Quantum-Dot Floating Gates for Advancing Light-Erasable Organic Field-Effect Transistor Memories) 나노과학 분야 세계적인 권위지 'ACS Nano'에 게재됐다. 이번 연구는 박찬언 포항공대(POSTECH) 교수팀과 함께 진행됐고 교육부의 재원(기본연구지원사업-SGER)으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.