우리 연구실은 초박막 분리막 및 이온선택성 멤브레인 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 유체-유체 계면에서의 분자 정렬과 흡착 현상을 정밀하게 제어함으로써, 수 나노미터 두께의 초박막 필름을 제작하고, 이 필름을 기반으로 한 고성능 분리막을 구현하고 있습니다. 기존의 계면중합이나 코팅 방식과 달리, 두 불혼화성 액체의 계면에서 소재의 흡착 거동을 조절하여 대면적, 고투과성, 고선택성의 분리막을 제조하는 새로운 패러다임을 제시합니다. 이러한 기술은 배터리 분리막, 리튬 이온 분리 및 회수, 리튬 재활용 등 에너지 소재 분야에 직접적으로 응용되고 있습니다. 최근에는 2차원 계면 공간에서 고분자 정렬을 통해 자유 부피와 구조를 제어함으로써, 기존 3차원 구조와는 차별화된 특성을 갖는 분리막을 개발하고 있습니다. 이를 통해 기존 상용 멤브레인 대비 월등히 높은 이온 선택성과 내구성을 확보하였으며, 실제 전지 시스템에서 장기적 안정성과 높은 효율을 입증하였습니다. 이 연구는 전기화학적 에너지 저장장치, 수처리, 자원 회수 등 다양한 산업 분야로의 확장 가능성을 지니고 있습니다. 앞으로도 분자 수준에서의 계면 제어 기술을 바탕으로, 초고성능 분리막 및 멤브레인 소재의 혁신을 선도할 계획입니다.

본 연구실은 지속가능한 미래를 위한 그린 케미스트리와 바이오매스 기반 고성능 소재 개발에 주력하고 있습니다. 지구 온난화의 주범인 온실가스 저감을 위해, 리그노셀룰로오스, 해조류 등 천연 바이오매스를 활용한 친환경 고분자 및 나노복합소재를 연구합니다. 기존 석유계 소재의 한계를 극복하고, 독성 유기용매나 표면 개질 없이도 우수한 기계적·화학적 특성을 갖는 바이오매스 기반 나노복합체를 구현하는 것이 목표입니다. 특히, 에멀젼 템플레이팅, 계면층 증착 등 그린 화학 공정을 통해, 투명 필름, 전극, 센서, 멤브레인 등 다양한 응용 분야에 적용 가능한 고성능 바이오매스 소재를 개발하고 있습니다. 실제로, 표면 개질이나 유해 용매를 사용하지 않고도 셀룰로오스 나노섬유 기반의 고성능 나노복합체를 제조하는 데 성공하였으며, 이는 투명 전도성 필름, 고효율 분리막 등 차세대 친환경 소재로 주목받고 있습니다. 이러한 연구는 자원 순환, 환경오염 저감, 에너지 효율 향상 등 사회적 요구에 부응하는 동시에, 소재 과학의 새로운 패러다임을 제시합니다. 앞으로도 바이오매스 및 그린 케미스트리 기반의 혁신적 소재 개발을 통해, 지속가능한 미래 사회 구현에 기여할 것입니다.

다상복합유체연구실은 유체-유체 계면에서의 흡착, 반응, 수송 현상에 대한 이론적·실험적 연구를 바탕으로, 콜로이드 및 에멀젼 기반의 차세대 에너지 저장 시스템을 개발하고 있습니다. 에멀젼은 서로 섞이지 않는 두 액체가 미세한 액적 형태로 분산된 이종계 시스템으로, 계면 안정화를 위해 다양한 고분자, 고체 입자 등이 사용됩니다. 이러한 에멀젼 기반 콜로이드(하이드로젤, 나노입자, 마이크로캡슐 등)는 다양한 물성을 부여할 수 있으며, 분산상 제거 후에는 다공성 소재로도 활용할 수 있습니다. 특히, 에멀젼 템플레이팅 기법을 통해 고표면적, 고공극률의 나노포러스 구조체를 제조하고, 이를 기반으로 이온전도성이 뛰어난 고체 전해질, 폭발 방지 마이크로캡슐 등 차세대 에너지 저장 소재를 연구합니다. 최근에는 나노구조 제어를 통해 이온전도도와 안정성을 동시에 향상시킨 고체 전해질 및 배터리용 소재 개발에 성공하였으며, 실제 전지 시스템에서의 성능 향상도 확인하였습니다. 이 연구는 에너지 저장장치의 고효율화, 안전성 강화, 장수명화 등 실질적 산업적 가치를 창출하고 있습니다. 앞으로도 유체-유체 계면 및 콜로이드 과학을 기반으로, 혁신적 에너지 소재 및 시스템 개발을 지속할 예정입니다.