강정신 연구실
에너지자원공학과 강정신
강정신 연구실은 에너지시스템공학부 소속으로, 금속 소재의 친환경 제련 및 정제, 그리고 자원 리사이클링 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 마그네슘, 타이타늄, 리튬, 니켈, 크롬 등 다양한 금속 자원을 대상으로 고순도 금속 생산과 자원순환을 위한 혁신적인 공정 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 특히, 기존의 환경오염 및 에너지 소모가 큰 금속 제련 공정을 대체할 수 있는 친환경·고효율 공정 개발에 앞장서고 있습니다.
연구실의 대표적인 연구 분야로는 용융염 전해 및 진공 증류를 통한 고순도 마그네슘 금속 생산, 저품위 타이타늄 광석 및 오프그레이드 스폰지로부터 고순도 TiO2 및 Ti 금속 제조, 선택적 염화 및 열환원 공정을 활용한 금속 정제, 그리고 산업 부산물 및 폐자원으로부터 희소금속 회수 및 리사이클링 기술 개발이 있습니다. 이러한 연구는 실험실 규모의 기초 연구를 넘어 파일럿 및 산업 규모로의 확장 가능성까지 검증하고 있습니다.
또한, 본 연구실은 수치해석, 열역학적 해석, 공정 최적화 등 이론적 연구와 실험적 검증을 병행하여, 공정의 효율성과 경제성을 극대화하고 있습니다. 이를 통해 국내외 금속 소재 산업의 경쟁력 강화와 자원 자립도 향상에 크게 기여하고 있습니다. 더불어, 산업 현장에 적용 가능한 맞춤형 공정 기술을 개발하여 실질적인 기술 이전과 산업화 성과를 창출하고 있습니다.
연구실은 교육부, 산업통상자원부 등 다양한 정부 부처 및 산업체와의 협력 연구를 통해 국가적 자원 전략과 탄소중립, 순환경제 실현에 기여하고 있습니다. 또한, 국내외 학술대회, 심포지엄, 워크숍 등에서 활발한 연구 발표와 교류를 통해 최신 기술 동향을 선도하고 있습니다.
이와 같은 연구 성과는 경량 금속 소재, 2차전지, 자동차, 항공우주, 에너지 소재 등 다양한 산업 분야에 고순도 금속을 안정적으로 공급할 수 있는 기반을 마련하며, 미래 친환경 금속 소재 산업의 발전을 이끌고 있습니다.
친환경 고순도 마그네슘 금속 제조 공정 개발
강정신 연구실은 다양한 마그네슘(Mg) 자원으로부터 고순도 마그네슘 금속을 생산하는 친환경 제련 및 정제 공정 개발에 주력하고 있습니다. 기존의 마그네슘 생산 방식은 환경오염과 에너지 소모가 큰 단점이 있었으나, 본 연구실에서는 용융염 전해와 진공 증류를 결합한 새로운 공정을 통해 99.999% 이상의 고순도 마그네슘을 효율적으로 생산하는 기술을 개발하고 있습니다. 이 과정에서 다양한 MgO 1차 및 2차 자원(예: 폐내화물, 슬래그, 해수 유래 MgO 등)을 활용하여 자원 순환과 친환경성을 동시에 달성하고자 합니다.
연구실은 구리(Cu) 또는 은(Ag) 전극을 이용한 용융염 전해공정, 전해 후 생성된 합금의 진공 증류, 전해 효율 및 전극 반응 메커니즘 해석 등 다양한 실험 및 수치해석 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 전해온도, 전류밀도, 전극 재질, 합금 조성 등 공정 변수에 따른 마그네슘 회수율과 순도 향상 방안에 대한 체계적인 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통해 실험실 규모를 넘어 파일럿 및 산업 규모로의 확장 가능성도 검증하고 있습니다.
이러한 연구는 마그네슘 금속의 친환경적 대량생산을 가능하게 하여, 경량 금속 소재 산업, 2차전지, 자동차, 항공우주 등 다양한 산업 분야에 고순도 마그네슘을 안정적으로 공급할 수 있는 기반을 마련합니다. 더불어, 폐자원 활용 및 자원순환 측면에서 국가적 자원 전략에도 크게 기여할 것으로 기대됩니다.
타이타늄 및 희소금속의 친환경 제련·정제 및 리사이클링 기술
본 연구실은 타이타늄(Ti) 및 희소금속의 친환경 제련, 정제, 리사이클링 기술 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 저품위 타이타늄 광석이나 오프그레이드 스폰지, 폐스크랩 등 다양한 원료로부터 고순도 TiO2 및 Ti 금속, TiH2 분말을 효율적으로 생산하는 공정 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 선택적 염화(Chlorination), 칼슘열환원, 마그네슘 환원, 수소화-탈수소화 등 다양한 화학적·열적 처리 기술을 융합하여 원료 내 불순물(Fe, O 등)을 효과적으로 제거하고, 고부가가치 금속 소재로 전환하는 혁신적인 공정을 개발하고 있습니다.
또한, 리튬, 니켈, 크롬 등 2차전지 및 에너지 소재용 희소금속의 추출 및 리사이클링 기술도 연구의 중요한 축을 이룹니다. 폐양극재, 폐도가니, 폐내화물 등 산업 부산물로부터 고순도 금속 및 화합물을 회수하는 친환경 공정 개발을 통해 자원순환과 환경보호를 동시에 달성하고 있습니다. 이 과정에서 수치해석, 열역학적 해석, 공정 최적화 등 이론적 연구와 실험적 검증을 병행하고 있습니다.
이러한 연구는 국내외 금속 소재 산업의 경쟁력 강화와 자원 자립도 향상에 크게 기여할 뿐만 아니라, 탄소중립 및 순환경제 실현에도 중요한 역할을 하고 있습니다. 더불어, 산업 현장에 적용 가능한 맞춤형 공정 기술을 개발하여 실질적인 기술 이전과 산업화 성과를 창출하고 있습니다.
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Novel production process for lithium sulfide from lithium hydroxide by reacting with hydrogen sulfide gas generated from iron sulfide
강정신, 박성훈, 최범모, 김재현, 장호원
Sustainable Materials and Technologies, 2025
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Direct TiH2 powder production by the reduction of TiO2 using Mg in Ar and H2 mixed gas atmosphere
강정신, 박성훈, 오준오, 송영주, 정형준
SCIENTIFIC REPORTS, 2025
3
Development of deoxidation process for off-grade titanium sponge using magnesium metal with wire mesh strainer type of crucible
정형준, 이태혁, 강정신, 박성훈, 손호상
SCIENTIFIC REPORTS, 2024
1
Off grade Ti 스크랩의 일 100 kg 이상 탈산정련에 의한 4N5급 잉곳 및 분말기술 활용 제품화 공정기술 개발
