권태혁 교수

저조도 환경에서도 안정적으로 작동 가능한 염료감응 태양전지(DSSC)의 효율을 향상시키고, 태양전지 제작 과정에서 발생할 수 있는 납 등 유해 물질 배출 문제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 식물의 광합성 과정에서 나타나는 전자 전달 메커니즘을 모방한 소재 설계 기법을 적용하였으며, 납을 사용하지 않는 페로브스카이트 소재인 Cs2SnI6를 전하 재생제로 활용하는 기술을 개발했습니다. 이러한 접근을 통해 기존 DSSC 구조에서 사용되던 유해 금속 성분을 배제하면서도 광전 변환 효율을 유지하는 소재 시스템을 구현했습니다. 개발된 태양전지는 최대 10.8%의 광전 변환 효율을 달성했으며, 실내 조명 환경 하에서 작동하는 광충전 전지에서는 11.5%의 효율을 구현하여 저조도 조건에서의 실용 가능성을 확인했습니다. 인공 광합성 시스템 연구에서는 태양광-연료 전환(Solar-to-Fuel, STF) 효율 4.15%를 달성하였으며, 이는 세계 최고 수준의 성과로 평가받고 있습니다. 이러한 연구 성과는 IoT 기기의 자가발전 전원, 실내용 고효율 태양전지, 인공 광합성 기반 에너지 변환 시스템 등의 응용 분야에 활용되고 있습니다.

저산소성 고형암에서는 기존 광역동치료(PDT)의 치료 효율이 저하되고 광감각제의 체내 독성으로 인한 부작용이 발생하는 한계가 있어 이를 극복하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 이리듐 및 백금 금속 복합체를 기반으로 물 분해 반응을 통해 저산소 환경에서도 활성산소(ROS)를 생성할 수 있는 광감각제를 설계하였으며, 나노젤 기반 전달 시스템을 통해 약물의 체내 독성을 조절하는 기술을 개발했습니다. 췌장암 모델에서 피롭토시스에 의한 암세포 사멸을 확인하였으며, 이를 기반으로 췌장암 등 난치성 고형암 치료 및 면역 항암 요법 분야에 연구 결과를 적용하고 있습니다. 바이오 스타트업 ㈜오투메디(O2Medi)와 차세대 PDT 기술을 공동 연구하여 국내 특허 2건을 공동 출원하였으며, KAIST 이건재 교수팀과는 3D 마이크로 LED 장치를 공동 개발하고 연세대학교 김병수 교수팀과는 나노젤 기반 광감각제 전달 시스템을 공동 연구하고 있습니다. 이러한 연구 성과를 바탕으로 '2025 보건의료 연구개발 우수성과 30선'에 선정되었습니다.

탄소 중립 실현과 고효율 에너지 저장을 위해서는 고성능 탄소 기반 촉매 및 차폐 소재 개발이 필요하여 이를 위한 연구를 수행하고 있습니다. 초음파 스프레이 화학 기술을 활용하여 다중 원자를 도핑한 탄소 재료와 공액 미세 다공성 고분자를 합성하는 기술을 개발했습니다. 다중 원자 도핑 기술은 촉매 활성점의 구조를 정밀하게 제어하는 데 활용되고 있으며, 공액 미세 다공성 고분자 구조는 극저주파 대역의 전자기파 차폐 성능을 확보하는 소재로 적용되고 있습니다. 그래핀 촉매 전극을 통해 바이오매스 간 C-C 결합을 유도하는 시스템 구축을 목표로 연구를 진행하고 있으며, 개발된 소재는 이산화탄소 환원 촉매, 친환경 암모니아 합성, 항공유 전구체 합성 시스템 등에 적용되고 있습니다. 한국화학연구원(KRICT)과 국가전략기술 개발을 논의하며 공동 연구를 추진하고 있습니다. 이러한 연구는 삼성미래기술육성사업(2023년)에 선정되어 지원받고 있습니다.