Koo's Lab @SSWU
화학과 구본재
Koo's Lab @SSWU는 에너지 변환 및 저장 재료 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하는 실험실입니다. 본 연구실은 전해조, 연료전지, 이차전지 등 다양한 에너지 변환 및 저장 장치에 적용되는 전극 및 촉매 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 이러한 연구는 저탄소·탄소중립 및 기후변화 대응을 위한 핵심 기술로, 미래 에너지 사회의 지속가능성을 실현하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
연구실에서는 소재의 합성부터 구조적 특성 분석, 전기화학적 성능 평가, 그리고 실제 장치 적용까지 전 주기를 아우르는 연구를 진행합니다. 특히, 소재 표면과 계면에서 일어나는 물리적, 화학적, 구조적 현상에 대한 심층적인 분석을 통해 각 화학반응의 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 고활성 및 고내구성 신소재를 설계합니다. 페로브스카이트 산화물, 금속-산화물 복합체, 나노입자 촉매 등 다양한 소재 시스템을 연구하며, 미세구조 제어와 표면 개질을 통해 전기화학적 반응성을 극대화하고 있습니다.
또한, 수소 및 연료 생산, 온실가스 저감 및 활용(CCUS), 암모니아 합성/분해 등 다양한 가스 변환 반응에 특화된 촉매 소재의 개발과 반응 메커니즘 규명에도 집중하고 있습니다. 촉매의 활성점 제어, 산소 공공 및 결함 구조 조절, 금속-산화물 계면의 상호작용 등 다양한 요소가 반응 효율에 미치는 영향을 체계적으로 연구하며, 실험적 방법과 계산화학, 전산모사 등 이론적 접근을 병행하여 최적의 촉매 구조를 도출합니다.
이와 함께, 고활성·고내구성 신소재의 표면 및 계면 현상 분석을 통해 소재의 장기적 안정성 확보와 성능 저하 방지, 그리고 새로운 기능성 소재의 창출에 기여하고 있습니다. 첨단 분석 장비와 다양한 실험기법을 활용하여 소재의 구조와 성능 간의 상관관계를 도출하고, 차세대 에너지 소재의 혁신적 설계와 응용을 위한 과학적 기반을 제공하고 있습니다.
Koo's Lab @SSWU는 이러한 연구를 바탕으로 에너지 소재 및 촉매 분야의 학문적 발전과 산업적 응용을 동시에 추구하며, 친환경 에너지 기술의 상용화와 지속가능한 사회 실현에 앞장서고 있습니다.
Oxidative Coupling of Methane
Surface Engineering
Perovskite Oxides
에너지 변환 및 저장 장치용 전극 및 촉매 소재 개발
본 연구실은 전해조, 연료전지, 이차전지 등 다양한 에너지 변환 및 저장 장치에 적용되는 전극 및 촉매 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 이러한 장치들은 미래 에너지 사회의 핵심 인프라로, 효율적인 에너지 변환과 저장을 위해서는 고성능의 전극 및 촉매 소재가 필수적입니다. 연구실에서는 소재의 합성, 구조적 특성 분석, 전기화학적 성능 평가 등 다양한 실험적 접근법을 통해 소재의 성능을 극대화하는 방법을 모색하고 있습니다.
특히, 소재 표면과 계면에서 일어나는 물리적, 화학적, 구조적 현상에 대한 심층적인 분석을 통해 각 화학반응의 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 고활성 및 고내구성 신소재를 설계합니다. 예를 들어, 페로브스카이트 산화물, 금속-산화물 복합체, 나노입자 촉매 등 다양한 소재 시스템을 연구하며, 이들의 미세구조 제어와 표면 개질을 통해 전기화학적 반응성을 향상시키고 있습니다.
이러한 연구는 에너지 변환 효율의 극대화, 장치의 수명 연장, 그리고 친환경 에너지 시스템 구현에 기여합니다. 또한, 소재의 내구성 향상과 비용 절감을 동시에 달성할 수 있는 혁신적인 소재 설계 전략을 제시함으로써, 차세대 에너지 기술의 상용화와 지속가능한 사회 실현에 중요한 역할을 하고 있습니다.
가스 변환 및 온실가스 저감용 촉매 소재와 반응 메커니즘 연구
연구실에서는 수소 및 연료 생산, 연소, 온실가스 저감 및 활용(CCUS), 암모니아 합성/분해 등 다양한 가스 변환 반응에 특화된 촉매 소재의 개발과 반응 메커니즘 규명에 집중하고 있습니다. 특히, 메탄의 산화 이량화 반응(OCM), CO2 메탄화, CO 산화 등 산업적으로 중요한 가스 변환 반응에서 높은 활성과 선택성을 보이는 촉매를 설계하고, 이들의 표면 및 계면에서 일어나는 반응 현상을 정밀하게 분석합니다.
촉매의 활성점 제어, 산소 공공 및 결함 구조 조절, 금속-산화물 계면의 상호작용 등 다양한 요소가 반응 효율에 미치는 영향을 체계적으로 연구합니다. 이를 위해 실험적 방법과 더불어 계산화학, 전산모사 등 이론적 접근도 병행하여, 촉매 표면에서의 원자/분자 수준의 반응 경로를 규명하고, 최적의 촉매 구조를 도출합니다.
이러한 연구는 온실가스 배출 저감, 청정 연료 생산, 자원 순환 등 환경 및 에너지 문제 해결에 직접적으로 기여합니다. 또한, 고효율 촉매 개발을 통해 산업 공정의 에너지 소비를 줄이고, 탄소중립 사회로의 전환을 가속화하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
고활성·고내구성 신소재의 표면 및 계면 현상 분석
본 연구실은 고활성 및 고내구성 신소재의 개발을 위해 소재 표면과 계면에서 발생하는 다양한 물리적, 화학적, 구조적 현상을 심도 있게 분석합니다. 소재의 표면 안정성, 이온 및 전자 전달 특성, 활성점의 생성과 소멸 등은 에너지 변환 및 저장 장치의 성능과 직결되는 핵심 요소입니다. 따라서, 표면 개질, 도핑, 나노구조 제어 등 다양한 방법을 통해 소재의 표면 특성을 정밀하게 조절하고, 그 효과를 체계적으로 평가합니다.
특히, 페로브스카이트 산화물 등 복잡계 산화물에서 나타나는 A-site, B-site 이온의 분포, 계면에서의 이온 이동, 표면 산소 공공의 생성과 안정성 등 미시적 현상을 실험 및 이론적으로 규명합니다. 이를 위해 X선 회절, 전자현미경, 표면분석기, 전기화학적 측정 등 첨단 분석 장비를 활용하여, 소재의 구조와 성능 간의 상관관계를 도출합니다.
이러한 연구는 소재의 장기적 안정성 확보와 성능 저하 방지, 그리고 새로운 기능성 소재의 창출에 기여합니다. 궁극적으로, 차세대 에너지 소재의 혁신적 설계와 응용을 위한 과학적 기반을 제공하며, 실용화 가능성이 높은 신소재 개발에 중요한 역할을 하고 있습니다.
1
Dry reforming of CH4 catalyst
, 1970
2
CO2 methanation catalyst
, 1970
3
CO oxidation catalyst
, 1970
1
직접 에너지 변환을 통한 고부가가치 가스 합성용 고내구성·고활성 화학 촉매 개발
2
귀금속 저감형 수전해 담지촉매 개발 연구 용역
3
비귀금속 기반 다원계 수전해 촉매 개발 연구용역
