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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

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Our research explores semiconductor-photonic approaches for converting thermal radiation into electrical energy. By engineering the spectral and directional characteristics of thermal emitters and photovoltaic/ thermoradiative devices, we develop high-performance thermophotovoltaic and thermoradiative energy conversion systems. These technologies enable diverse applications, including solar energy harvesting, radioisotope batteries, waste heat recovery, and continuous day–night power generation.

우리 연구실은 반도체 광 소자를 기반으로 열복사를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환 기술을 연구하고 있습니다. 열방사체의 스펙트럼 및 방향 특성과 광전지 및 열방출 소자를 정밀하게 설계하여 열광전지(TPV) 및 열방출(TR) 에너지 변환 시스템의 성능을 향상시키고 있습니다. 이를 바탕으로 태양에너지 수확, 방사성동위원소 배터리, 폐열 회수 및 주야간 연속 발전 등 다양한 응용기술을 개발하고 있습니다.

Thermal Energy Management

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We investigate thermal energy management through micro/nano-structured materials and devices. By integrating thermal and optical modeling, micro/nano-fabrication, and experimental characterization, we tailor optical, thermal, and interfacial properties to precisely control heat transfer across multiple length scales. These approaches enable diverse applications, including near-field thermal radiation, active thermal modulation, passive radiative cooling, and semiconductor cooling for energy-efficient thermal management.

우리 연구실은 마이크로/나노 구조 기반 소재 및 소자를 활용한 열에너지 관리 기술을 연구하고 있습니다. 열-광학 모델링, 마이크로/나노 공정 및 실험적 특성 평가를 통합하여 소재와 계면의 광학-열적 특성을 정밀하게 제어하고 다양한 스케일에서의 열전달을 조절합니다. 이를 바탕으로 근접장 열복사, 능동 열조절, 수동 복사냉각 및 반도체 냉각 등 에너지 효율적인 열관리 기술을 개발하고 있습니다.

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 물리 기반 해석, 시스템 수준 모델링 및 AI 기반 최적화를 통합하여 열에너지 시스템을 연구하고 있습니다. 열전달 해석, 동적 시스템 모델 및 서로게이트 기반 최적화를 결합하여 부품부터 시스템 수준까지 복잡한 열시스템의 거동을 예측하고 설계-제어합니다. 이를 잠열 축열 배터리, 하이브리드 열에너지 시스템, 태양광 셀 냉각 및 데이터센터 냉각에 적용하여 에너지 효율, 열적 신뢰성 및 시스템 전반의 성능을 향상시키고 있습니다.

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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