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  • 김희탁 교수
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  • 김희탁교수
  • - 주소 대전 광역시 유성구 대학로 291 한국과학기술원 응용공학동 W1-3 3016호, 실험실 5111호
  • - 전화 042-350-3916
  • E-mail : heetak.kim@kaist.ac.kr
  • Homepage : http://eed.kaist.ac.kr
  • 약력
  • - 1995.3~1999.2 한국과학기술원 화학공학과 박사
    - 1999.3~2000.10 Institute for Advanced Engineering Senior Researcher
    - 2000.11~2002.11 New Energy Storage Systems Principal Researcher
    - 2003.3~2013.7 Samsung SDI Senior & Principal Researcher
    - 2013.7~현재 한국과학기술원 생명화학공학과 부교수

연구실소개

  • KAIST 생명화학공학과 전기화학에너지 디바이스 연구실은 전기화학공학, 재료공학, 공정기술을 기반으로 친환경, 고효율, 고성능 에너지 디바이스를 개발하여, 에너지 자원의 다변화 및 효율적 사용을 통한 Green Energy Society 구현에 기여한다는 비전으로 2013년 7월 문을 열었다.
    본 연구실은 디바이스에서 요구되는 소재 특성을 제시하고 신소재의 디바이스 적용을 구현하는 소재 연구의 ‘Supporter’로서, 다양한 소재와 전기화학적 원리의 융복합화를 통해 디바이스 성능을 비약적으로 향상시키는 ‘Innovator’로서, 그리고 제품화의 난제를 해결하는 상용화의 ‘Facilitator’로서 자리 매김 하고자 한다. Vehicle electrification 과 large scale energy storage 응용 분야를 중심으로 고분자 전해질 연료전지 및 차세대 이차전지의 고에너지밀도화, 고출력화, 장수명화, 및 저가격화에 대한 연구개발에 매진하고 있다.

연구내용

1. 고분자 전해질 연료전지 (PEMFC: Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)

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  • 연료전지 자동차 및 가정용/산업용 연료전지의 고성능화와 저가격화를 목표로, 고분자 전해질 연료전지의 핵심 부품인 MEA (Membrane Electrode Assembly)를 개발하고 있다. MEA의 백금촉매량을 0.1mg/cm2 이하로 저감 시키면서 수명 (5천시간 이상) 및 출력성능(>1W/cm2)을 유지시킬 수 있는 마이크로 및 나노 스케일의 구조 설계가 주된 관심사이다. 특히, 촉매층 내 이오노머, 카본 담체, 및 백금입자간의 interaction을 조절하고, 미세 친수/소수 영역을 나노스케일로 분리 시킴으로서, 백금의 활용률을 극대화 시키고 있다. 한편, 초저 백금 촉매량 및 초저 가습도 영역에서의 수소이온 전달 및 산소/수소 전달에 대한 기초 연구를 통해 이들 조건하 출력 저하 및 수명 열화 가속현상을 이해하고, 이를 극복하기 위한 소재 개발 및 MEA 구조 설계를 진행하고 있다.

2. 차세대 이차전지 (Next Generation Batteries)

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  • 본 연구실은 친환경 전기자동차 및 대용량 에너지 저장장치 분야의 개척 및 성장을 위하여 이차전지의 에너지, 출력, 수명, 가격 그리고 안전성의 획기적 발전을 이루기 위한 기술적 도전을 진행하고 있다. 활물질의 활용용량 증가와 함께 셀 level에서의 출력 및 에너지 밀도 향상을 함께 고려하여, 활물질 loading량 중가 및 운전 전류밀도 증가의 관점에서 전지 소재 및 구조 연구를 수행하고 있다. 또한 리튬금속 음극의 이차전지 응용, 배터리와 연료전지 및 배터리와 캐퍼시터의 융복합화를 통한 신개념의 이차 전지를 시도하고 있다.

연구성과

- Membrane electrode assembly of low temperature polymer electrolyte fuel cell (2008.2~2012.7)

  • - 연구내용
  • ㆍNano- and microscopic morphology control of ionomer and nano catalyst
    ㆍInterfacial bonding of membrane and catalyst layer
    ㆍPt sputtered catalyst layer for ultra low Pt loading
    ㆍElectrochemical analysis of PEMFC under operation with dry air feed
    ㆍOperation and startup/shutdown logic for enhancement of freeze/thaw durability
  • - 대표성과
  • ㆍSamsung Best Paper Award (2011), J. Power Sources 193 (5), 515-522 (2009) 외 4편

- Membrane electrode assembly of low temperature polymer electrolyte fuel cell (2008.2~2012.7)

  • - 연구내용
  • ㆍCatalyst layer design for high power and high fuel efficiency
    ㆍWater crossover behavior of direct methanol fuel cell
    ㆍExpanded interface of membrane and catalyst layer by introducing micro-patterned membrane
    ㆍModeling of direct methanol fuel cell
  • - 대표성과
  • ㆍSamsung SDI Best paper Award (2005), Electrochim. Acta 53(2), 637-643 (2007)외 8편 (인용수 235회)

- Lithium sulfur battery (Jan. 2000~Dec. 2003)

  • - 연구내용
  • ㆍDesign of sulfur cathode for high rate capability
    ㆍMechanism of lithium sulfur battery : Morphological changes of sulfur cathode during charge/discharge
    ㆍRate capability of lithium sulfur battery : Reason for poor rate capability
    ㆍElectrolyte for enhanced sulfur utilization and durability of lithium sulfur battery
  • - 대표성과
  • ㆍInvited speaker to Power 200. J. Electrochem. Soc. 150 (6), A796-A799 (2003) 외 3편 (Citation : 415회)

- Polymer electrolyte and Lithium ion polymer battery (1996~2003)

  • - 연구내용
  • ㆍPlasticized polymer electrolyte based on ionomer
    ㆍSingle ion conductor based on ethylene oxide side chain
    ㆍPhased separated polymer electrolyte and lithium ion battery (PVC/PMMA, PVC, PEMA)
  • - 대표성과
  • ㆍElectrochim. Acta 42 (10), 1571-1579 (1997) 외 11편