본 연구 주제는 고분자 재료의 분자 구조, 기계적 특성, 수화 거동, 계면 접착 특성을 정밀하게 제어하여 연료전지와 수전해 시스템에 적용되는 고성능 분리막 및 막-전극 접합체를 개발하는 데 초점을 둔다. 특히 탄화수소계 고분자막과 촉매층 사이의 계면 안정성은 장치 수명과 출력 성능을 좌우하는 핵심 요소이므로, 연구실은 고분자 설계와 미세구조 공학을 결합해 내구성과 효율을 동시에 높이는 접근을 추구한다. 이는 기존 불소계 소재 중심의 전해질막 기술을 대체하거나 보완할 수 있는 차세대 에너지 소재 플랫폼 구축과도 연결된다. 연구 방법론 측면에서는 고분자 합성, 공중합, 복합화, 표면 패터닝, 계면 결합 강화 기술을 통합적으로 활용한다. 대표적으로 막과 촉매층 사이에 물리적 맞물림 구조를 형성해 습윤·건조 반복 조건에서도 박리와 성능 저하를 줄이는 연구가 수행되었으며, 이는 고분자 전해질 연료전지 분야에서 기계적 견고성과 장기 안정성을 높이는 중요한 성과로 이어졌다. 최근 학술발표 내용을 보면 수전해용 전극 내 이오노머 조성 최적화, 수소 크로스오버 억제, 라디칼 스캐빈저 도입을 통한 내구성 향상 등 실제 전기화학 소자 운전 조건을 고려한 응용 연구도 활발히 진행되고 있다. 이 연구는 수소 에너지 사회로의 전환 과정에서 필수적인 연료전지·수전해 핵심 소재의 국산화와 고성능화에 기여할 수 있다. 또한 값비싼 불소계 소재 의존도를 줄이고, 성능·내구성·제조 용이성을 함께 만족하는 고분자 기반 에너지 소재를 확보함으로써 산업적 파급효과가 크다. 향후에는 분리막, 전극 바인더, 촉매층, 계면 제어 기술을 하나의 통합 시스템으로 설계하여 차세대 전기화학 에너지 변환 장치의 효율과 안정성을 동시에 끌어올리는 방향으로 확장될 가능성이 높다.

본 연구 주제는 불소화학을 기반으로 표면 에너지와 젖음성을 정밀하게 조절할 수 있는 기능성 고분자 및 복합소재를 개발하는 것이다. 불소를 포함한 소재는 낮은 표면 에너지, 우수한 화학적 안정성, 발수·발유 특성 등 독특한 물성을 지니고 있어 분리막, 코팅, 필터, 전자소재, 환경 대응 소재 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. 연구실은 이러한 특성을 분자 설계 단계에서부터 제어하여 선택적 친수성, 친유성, 소수성, 소유성 등을 구현하고, 실제 공정과 응용 환경에서 요구되는 성능으로 연결하는 연구를 수행한다. 구체적으로는 불소 기반 단량체의 합성, 공중합 및 복합화, 표면 개질, 코팅층 형성, 다공성 구조 설계 등을 통해 물/기름 분리 소재와 미세먼지 흡착 필터를 개발해 왔다. 단순히 표면 특성만 조절하는 데 그치지 않고, 기계적 안정성, 선택성, 내오염성, 장기 사용성까지 고려한 소재 설계가 특징적이다. 최근에는 친환경 유기불소 화합물 제조를 위한 전기화학적 불소화, PAN 기반 탄소섬유 표면 불소화에 따른 전기화학 성능 향상 등 불소화 기술을 에너지 저장 및 기능성 전극 소재로 확장하는 연구도 나타나고 있다. 이 연구는 기능성 표면 설계와 지속가능한 화학기술의 접점을 형성한다는 점에서 의미가 크다. 불소 소재는 고성능 구현에 매우 유리하지만 동시에 환경 규제와 대체 소재 개발 요구도 증가하고 있기 때문에, 연구실은 고기능 불소 소재 개발과 친환경 대체 전략을 함께 탐색하는 균형 잡힌 연구 방향을 보이고 있다. 앞으로는 정밀한 표면·계면 제어 기술을 바탕으로 분리, 센싱, 코팅, 전자재료, 환경 저감 기술을 아우르는 다기능 소재 플랫폼으로 발전할 수 있다.

본 연구 주제는 PFAS와 미세플라스틱 같은 난분해성 오염물질에 대응하기 위한 분석, 감지, 제거, 분해 기술과 지속가능한 고분자 순환 기술을 포괄한다. PFAS는 높은 안정성 때문에 산업적으로 유용하지만 환경과 인체에 장기적으로 축적될 수 있어 전 세계적으로 규제가 강화되고 있다. 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 PFAS 대체 물질 개발뿐 아니라 초미량 분석 기반 구축, 센서 및 흡착제 개발, 광촉매 분해 기술 연구를 통합적으로 수행하고 있다. 연구 내용은 환경 분석 인프라 구축부터 실제 제거 소재 개발까지 폭넓다. LC-MS/MS 기반의 고정밀 분석 장비를 활용해 PFAS 및 대체 물질을 정밀 측정할 수 있는 기반을 마련하고, 분자 각인 고분자(MIP) 센서와 같은 검출 기술도 연구하고 있다. 동시에 PVDF 열분해 기반 불소 도핑 TiO2를 활용한 PFOA 광분해 연구처럼, 불소 함유 고분자와 무기 촉매를 결합하여 오염물질 분해 효율을 높이는 접근도 진행 중이다. 더 나아가 미세플라스틱의 합성, 분석, 처리, 재활용을 아우르는 전주기 제어 관점의 교육·연구 프로젝트를 통해 환경문제 해결형 고분자 연구를 체계화하고 있다. 이 연구는 환경 규제 대응과 산업 전환이라는 두 가지 측면에서 중요하다. 유해 불소화합물의 감지·저감 기술은 수질과 생활환경 안전 확보에 직접 연결되며, 바이오매스 기반 생분해성 고분자와 자원순환형 전자소재 연구는 전자산업의 친환경 전환에도 기여할 수 있다. 향후에는 오염물질의 정밀 분석, 분해 메커니즘 규명, 대체 소재 설계, 재활용 공정 연계를 하나의 순환형 플랫폼으로 묶어 환경과 소재 산업을 동시에 혁신하는 방향으로 발전할 가능성이 크다.