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Research Overview

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The STAR (Thermal Energy and Radiation) Lab focuses on comprehensive research in thermal energy conversion, management, and systems.

  • We develop semiconductor-based devices such as thermophotovoltaic and thermoradiative generators for efficient thermal-to-electric energy conversion.

  • Using micro/nano-structured photonic materials, we engineer spectral and directional control of thermal radiation for thermal rectification, modulation, and radiative cooling.

  • Our work also includes modeling, optimization, and validation of integrated thermal energy systems, including thermal batteries and HVAC building simulations.

Through multidisciplinary approach, we aim to advance the future of sustainable thermal energy technologies.

첨단 열에너지 연구실 (STAR Lab)은 열에너지 변환, 관리, 시스템 전반에 걸친 융합 연구를 수행하고 있습니다.

  • 열을 전기에너지로 고효율 변환할 수 있는 열광전(TPV) 및 열방출(TR) 기반의 반도체 소자를 개발하고 있습니다.

  • 마이크로/나노 구조 기반의 광학 메타물질을 활용하여 복사열의 스펙트럼 및 방향성을 제어하고, 열 정류, 복사 냉각 기술 등을 연구합니다.

  • 상변화 물질 기반 열 배터리, 건물 HVAC 시뮬레이션 등을 포함한 통합 열에너지 시스템의 모델링 및 최적설계도 수행하고 있습니다.

이러한 다학제적 접근을 통해 지속가능한 미래 열에너지 기술의 발전에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Thermal Energy Conversion

We study the conversion of thermal radiation into electricity using semiconductor-based photonic devices. By tailoring the spectral and directional properties of thermal emitters, we enhance the performance of thermophotovoltaic and thermoradiative converters. These technologies enable diverse applications, including solar energy harvesting, radioisotope batteries, waste heat recovery, and nighttime power generation.

우리 연구실은 반도체 기반의 광학 소자를 이용하여 열에너지를 전기에너지로 변환하는 기술을 연구하고 있습니다. 열 방사체의 스펙트럼 및 방향 특성을 정밀하게 제어함으로써, 열광전(TPV) 및 열방출(TR) 발전기의 성능을 향상시키고 있습니다. 이러한 기술은 태양에너지 수확, 동위원소 배터리, 산업 폐열 회수, 야간 전력 생성 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다.

Thermal Energy Management

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We investigate advanced thermal energy management using micro/nano-structured photonic materials. Our approach combines theoretical simulation, MEMS fabrication, and experimental validation to control modulate heat flow through radiative, conductive, and convective mechanisms. These technologies are applied to near-field radiation, thermal modulation, radiative cooling, and semiconductor cooling for energy-efficient management.

우리 연구실은 마이크로/나노 광학 구조를 활용한 응용 열에너지 관리 기술을 연구합니다. 이 연구에서는 이론 시뮬레이션, MEMS 공정, 실험적 검증을 융합하여 복사, 전도, 대류 메커니즘을 통한 열 흐름을 정밀하게 제어합니다. 이러한 기술은 근접장 복사, 열 모듈레이션, 복사 냉각, 반도체 냉각 등에 적용되어 에너지 효율적인 열 관리 솔루션을 구현합니다.

Thermal Energy System

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We conduct system-level thermal analysis and optimization through integrated modeling and simulation techniques. Our approach combines finite element thermal analysis, HVAC building simulation, and deep-learning-based control optimization to evaluate and improve the performance of energy systems. Applications include latent heat thermal batteries, hybrid thermal systems, and desiccant-based dehumidification, contributing to the global response to the climate crisis.

우리 연구실은 통합 모델링 및 시뮬레이션 기법을 활용하여 시스템 수준의 열 에너지 해석 및 최적화를 수행합니다. 주로 유한요소 기반 열 해석, 건물 HVAC 시뮬레이션, 그리고 딥러닝 기반 제어 최적화를 결합하여 에너지 시스템의 성능을 평가하고 향상시키는데 중점을 둡니다. 응용 분야로는 잠열 기반 열 배터리, 하이브리드 열 시스템 등이 있으며, 이를 통해 전 지구적인 기후위기 대응에 기여하고자 합니다.

Thermal Energy and Radiation Laboratory

Department of Mechanical Engineering, Kyung Hee University

1732, Deogyeong-daero, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do 17104, Republic of Korea

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