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NMCL

아주대학교 화학과

김승주 교수

Catalysis

Solid State Chemistry

Plasma Surface Modification

NMCL

화학과 김승주

NMCL(New Material Chemistry Lab)은 아주대학교 화학과에 소속된 연구실로, 혁신적인 무기 재료의 설계, 합성, 구조 분석 및 응용 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 결정화학, 물리화학, 재료과학의 융합적 접근을 통해 기존에 없던 신물질을 개발하고, 이를 에너지, 촉매, 전기화학 등 다양한 분야에 적용하는 것을 목표로 하고 있습니다. 주요 연구 분야로는 리튬, 나트륨, 수소 이온 전도체와 같은 고체 전해질 소재의 합성 및 구조 해석, 단결정 성장, 나노구조 제어, 자기 조립 공정 등이 있습니다. 또한, X-선 회절, 중성자 회절, 싱크로트론 방사광, X-선 흡수 분광 등 첨단 분석 기법을 활용하여 소재의 미시적 구조와 물성을 정밀하게 규명하고 있습니다. 이를 통해 소재의 이온 전도도, 전기적·광학적 특성, 촉매 활성 등 다양한 물성의 근본 원인을 밝히고 있습니다. 에너지 변환 및 저장 시스템에 적용 가능한 고성능 무기 재료 개발에도 집중하고 있습니다. 차세대 이차전지, 연료전지, 촉매 시스템 등 첨단 에너지 및 환경 기술의 핵심 소재를 발굴하고, 실제 응용을 위한 구조적 안정성, 계면 특성, 이온 이동 메커니즘 등을 심층적으로 연구하고 있습니다. 또한, 프로판 탈수소 반응, 이산화탄소-에폭사이드 반응 등 다양한 촉매 반응에 적합한 무기 촉매 소재의 개발과 반응 메커니즘 해석에도 주력하고 있습니다. 이외에도, 분말 X-선 회절 및 리트벨트 정밀구조 해석법, ab initio 구조 해석, 양자화학 계산 등 이론적 접근을 병행하여 실험 결과의 신뢰성을 높이고, 구조-물성 상관관계를 체계적으로 해석하고 있습니다. 국내외 연구기관 및 대형 연구시설과의 협력을 통해 세계적 수준의 분석 역량을 지속적으로 강화하고 있으며, 다양한 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 실질적인 산업적 파급효과도 창출하고 있습니다. NMCL은 창의적이고 도전적인 연구 문화를 바탕으로, 미래 에너지 및 환경 문제 해결에 기여할 수 있는 혁신적 소재 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다. 앞으로도 세계적인 무기 재료 연구의 중심으로 자리매김하기 위해 최선을 다할 것입니다.

Catalysis
Solid State Chemistry
Plasma Surface Modification
신규 무기 재료의 설계 및 합성
우리 연구실은 결정화학과 물리학적 관점에서 새로운 무기 재료의 설계와 합성에 중점을 두고 있습니다. 다양한 금속 산화물, 인산염, 규산염, 황화물, 질화물 등 다양한 무기 화합물을 대상으로 하여, 기존에 알려지지 않은 구조와 조성을 가진 신물질을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 저장 및 변환, 촉매, 전기화학적 응용 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 혁신적인 소재를 발굴하는 데 목적이 있습니다. 특히, 리튬, 나트륨, 수소 이온 전도체와 같은 고체 전해질 소재의 합성에 집중하고 있으며, 이를 위해 리트벨트 정밀구조 해석, 용융염 플럭스법, 화학 기상 운반 반응 등 다양한 합성 기법을 활용합니다. 또한, 단결정 성장, 나노구조 제어, 자기 조립 공정 등 첨단 기술을 적용하여 소재의 구조적·물성적 특성을 극대화하고 있습니다. 이러한 신소재 개발은 차세대 이차전지, 연료전지, 촉매 시스템 등 첨단 에너지 및 환경 기술의 핵심 기반을 마련하는 데 기여하고 있습니다. 앞으로도 우리 연구실은 창의적이고 도전적인 접근을 통해 세계적인 수준의 무기 재료 연구를 선도할 것입니다.
재료의 구조 분석 및 특성 평가
본 연구실은 다양한 회절 및 분광 분석 기법을 활용하여 합성된 무기 재료의 구조와 특성을 정밀하게 규명하는 데 주력하고 있습니다. X-선 회절(XRD), 중성자 회절, 싱크로트론 방사광, X-선 흡수 분광(XANES, EXAFS) 등 첨단 분석 장비를 이용하여 결정 구조, 국부 구조, 결함, 이온 분포 등 미시적 특성을 심층적으로 분석합니다. 이러한 구조 분석을 통해 재료의 이온 전도성, 전기적·광학적 특성, 촉매 활성 등 물성의 근본 원인을 규명하고, 구조-물성 상관관계를 체계적으로 해석합니다. 또한, 리트벨트 정밀구조 해석법, ab initio 구조 해석, 양자화학 계산 등 이론적 접근도 병행하여 실험 결과의 신뢰성을 높이고 있습니다. 정밀한 구조 분석과 특성 평가는 새로운 소재의 설계 및 응용 가능성 예측에 필수적이며, 이를 바탕으로 고성능 에너지 소재, 촉매, 광물질 등 다양한 분야로의 확장 연구가 이루어지고 있습니다. 우리 연구실은 국내외 연구기관 및 대형 연구시설과의 협력을 통해 세계적 수준의 분석 역량을 지속적으로 강화하고 있습니다.
에너지 변환 및 저장용 무기 재료 개발
우리 연구실은 차세대 에너지 변환 및 저장 시스템에 적용 가능한 고성능 무기 재료의 개발에 집중하고 있습니다. 리튬 이온, 나트륨 이온, 수소 이온 전도체 등 고체 전해질 소재를 비롯하여, 전극 소재, 촉매, 전기화학적 활성 물질 등 다양한 응용 분야를 아우르는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 배터리용 고체 전해질의 이온 전도도 향상, 구조적 안정성 확보, 계면 특성 제어 등에 관한 심층 연구를 진행하고 있습니다. 이를 위해 다양한 합성법과 구조 분석법을 결합하여, 소재의 미세 구조와 이온 이동 메커니즘을 규명하고, 실제 에너지 저장 장치에 적용 가능한 수준의 성능을 구현하고자 노력하고 있습니다. 이와 더불어, 촉매 반응(예: 프로판 탈수소 반응, 이산화탄소-에폭사이드 반응 등)에 적합한 무기 촉매 소재의 개발과 반응 메커니즘 해석에도 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 친환경 에너지, 고효율 에너지 변환, 지속가능한 화학 공정 등 미래 지향적 산업 분야에 중요한 기여를 하고 있습니다.
1
LiTa2PO8: a fast lithium-ion conductor with new framework structure
Jaegyeom Kim, Juhyun Kim, Maxim Avdeev, Hoseop Yun, Seung-Joo Kim
, 1970
2
Ultrathin Zn-Gallate Catalyst: A Remarkable Performer in CO2 and Propylene Oxide Polymerization
Yongmoon Yang, Kihyuk Sung, Jong Doo Lee, Junho Ha, Heeyoun Kim, Jinsu Baek, Jeong Hwa Seo, Seung-Joo Kim, Bun Yeoul Lee, Seung Uk Son, Byeong-Su Kim
ACS Sustainable Chem. Eng., 2024
3
Preparation of Well-Defined Double-Metal Cyanide Catalysts for Propylene Oxide Polymerization and CO2 Copolymerization
Yeong Hyun Seo, Mi Ryu Lee, Da-Young Lee, Jun Hyeong Park, Hyeon Jeong Seo, Sang Uk Park, Hyunjin Kim, Seung-Joo Kim, Bun-Yeoul Lee
Inorg. Chem., 2024
1
이온전도성 골격구조 화합물의 합성, 결정구조 및 상변화 특성 연구
한국연구재단
2024년 03월 ~ 2025년 02월
2
유동층 프로판 탈수소 촉매 특성 및 반응 메커니즘 분석
한국화학연구원
2021년 12월 ~ 2022년 11월
3
촉매담체의 기공구조 제어법 개발
경기도청
2021년 06월 ~ 2022년