최명룡 연구실
화학과-분석화학전공 최명룡
최명룡 연구실은 펄스 레이저 분광학 및 나노소재 합성을 기반으로 한 첨단 화학 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 펄스 레이저 어블레이션, 분광학, 이론 계산을 융합하여, 다양한 금속 및 비금속 나노소재의 합성, 구조 제어, 표면 개질, 그리고 이들의 에너지 및 환경 분야 응용을 폭넓게 다루고 있습니다. 특히, 외부 환원제나 계면활성제 없이도 고순도, 고기능성 나노소재를 신속하게 합성할 수 있는 친환경적 합성법을 개발하여, 세계적으로 주목받는 연구 성과를 창출하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 수소 생산, 이차전지, 슈퍼커패시터, 연료전지 등 차세대 에너지 변환 및 저장 시스템에 적용 가능한 고성능 촉매 및 전극 소재 개발입니다. 전기화학적 수전해(물분해), 바이오매스 및 폐기물 기반 화합물의 고부가가치 화학물질 전환, 질산/아질산/질소산화물의 암모니아 전환 등 다양한 전기화학 반응에서 우수한 효율과 내구성을 갖는 촉매를 설계하고, 실시간 분광학 및 이론 계산을 통해 반응 메커니즘을 규명하고 있습니다.
또한, 환경 정화 분야에서는 난분해성 유기오염물질, 중금속, 질소/인 화합물 등 다양한 오염원의 제거 및 자원화 기술을 개발하고 있습니다. 펄스 레이저 기반 촉매를 활용한 유기염소계 화합물의 탈염소화, 중금속 이온의 선택적 검출 및 제거, 폐수 내 질산/아질산의 암모니아 전환 등 실질적인 환경문제 해결에 기여하고 있습니다. 이와 함께, 나노소재 기반의 고감도 센서, 분광학적 분석법, 실시간(in situ/operando) 반응 모니터링 기술 등도 활발히 연구되고 있습니다.
연구실은 펄스 레이저 분광학, 전기화학, 재료화학, 환경화학, 이론화학 등 다양한 학문 분야를 융합하여, 기초과학적 원리 탐구와 실용적 응용기술 개발을 동시에 추구하고 있습니다. 국내외 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 차세대 에너지 및 환경 소재 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 연구 역량을 지속적으로 강화하고 있습니다.
이러한 연구 성과는 다수의 국제 저명 학술지 논문, 특허, 기술이전, 산학협력, 대형 국책과제 수행 등으로 이어지고 있으며, 미래 인재 양성 및 국가 과학기술 발전에도 크게 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 혁신적인 나노소재 합성 및 분석 기술을 바탕으로, 에너지·환경 문제 해결과 지속가능한 사회 구현에 앞장설 것입니다.
Energy Storage
Pulsed Laser Induced Nanostructures
Electrocatalysts
펄스 레이저 분광학 및 나노소재 합성
본 연구실은 펄스 레이저 분광학을 기반으로 한 첨단 나노소재의 합성과 분석에 중점을 두고 있습니다. 펄스 레이저 어블레이션 및 분광학 기술을 활용하여 다양한 금속, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 질화물, 그리고 탄소 기반 나노소재를 용매 내에서 직접 합성하는 혁신적인 방법론을 개발해왔습니다. 이러한 합성법은 고순도, 무용매, 친환경적이며, 외부 환원제나 계면활성제 없이도 나노소재의 크기, 형태, 결정상, 표면 결함 등을 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있습니다.
이러한 나노소재들은 에너지 변환 및 저장, 환경 정화, 촉매 반응 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 수소 생산을 위한 전기화학적 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 메탄올 및 요소 산화 반응, 바이오매스 유래 화합물의 전기화학적 전환 등에서 우수한 촉매 성능을 보이고 있습니다. 또한, 실시간 분광학적 분석을 통해 촉매 표면에서의 반응 메커니즘과 활성 중심의 변화를 규명함으로써, 촉매의 구조-성능 상관관계를 심층적으로 이해하고 있습니다.
연구실은 나노소재의 합성뿐만 아니라, 분광학적 분석(적외선, 라만, X-선 등)과 이론 계산(DFT 등)을 결합하여, 나노소재의 전자 구조, 표면 결함, 촉매 활성점의 역할을 규명하고 있습니다. 이러한 융합적 연구는 차세대 에너지 및 환경 소재 개발에 있어 세계적으로 경쟁력 있는 연구 성과를 창출하고 있습니다.
에너지 및 환경 촉매 소재 개발
연구실은 수소 에너지, 이차전지, 슈퍼커패시터, 연료전지 등 차세대 에너지 변환 및 저장 장치에 적용 가능한 고성능 촉매 및 전극 소재 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 전기화학적 수전해(물분해)를 통한 청정 수소 생산, 바이오매스 및 폐기물 기반 화합물의 고부가가치 화학물질 전환, 질산/아질산/질소산화물의 암모니아 전환 등 다양한 전기화학 반응에서 높은 효율과 내구성을 갖는 촉매를 설계하고 있습니다.
이 과정에서 다중 금속 합금, 고엔트로피 합금, 금속-탄소 복합체, 금속-유기 골격체(MOF) 유래 촉매, MXene, 이차원 소재 등 다양한 구조와 조성을 갖는 나노소재를 개발하고, 이들의 전기화학적 특성 및 반응 메커니즘을 심층적으로 분석합니다. 또한, 실시간(in situ/operando) 분광학과 이론 계산을 통해 촉매 표면에서의 활성종 생성, 전하 이동, 반응 경로 등을 규명하여, 소재의 구조적/전자적 최적화 방안을 제시하고 있습니다.
아울러, 환경 정화 분야에서는 난분해성 유기오염물질, 중금속, 질소/인 화합물 등 다양한 오염원의 제거 및 자원화 기술을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 펄스 레이저 기반 촉매를 활용한 유기염소계 화합물의 탈염소화, 중금속 이온의 선택적 검출 및 제거, 폐수 내 질산/아질산의 암모니아 전환 등 실질적인 환경문제 해결에 기여하고 있습니다.
1
Demystifying furfural electrooxidation descriptors via laser-patterned dianionic sulfur-selenide fused metal-chalcogenides
최명룡, 문철주, 띠따기리 자야라만, M.L. Aruna Kumari, 오예원, Ratchadaree Intayot, Siriporn Jungsuttiwong, 민아름
CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 202506
2
In situ Spectroscopy: Delineating the mechanistic understanding of electrochemical energy reactions
최명룡, Theerthagiri Jayaraman, Karuppasamy K., Raj C. Justin, Kumari M. L. Aruna, Kennedy L. John, Maia Gilberto, Vadivel Neshanth, Murthy Arun Prasad, Alfantazi Akram, Kheawhom Soorathep
PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE, 202506
3
Self-Powered Hydrogen Production via Laser-Coordinated NiCoPt Alloy Catalysts in an Integrated Zn-Hydrazine Battery with Hydrazine Splitting
최명룡, 순다르 라잔 아카시 프라부, 라자 아루무감 센띨, 문철주, Anuj Kumar, 민아름, Mohd Ubaidullah
SMALL METHODS, 202503
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[통합Ezbaro]인프라 고도화: 실시간 극저온 엑스선 흡수 분광기 구축을 통한 우주극한환경 대응 광화학 소재 개발
2
4단계 BK21사업(국비) - 분자소재화학 미래인재교육연구단-5차년도
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[통합 EZBARO] 레이저 분광학을 이용한 광화학 반응 메커니즘 연구
