본 연구실은 초임계 유체, 특히 초임계 이산화탄소를 활용한 다양한 분리공정의 개발과 응용에 중점을 두고 있습니다. 초임계 유체는 액체와 기체의 특성을 동시에 지니고 있어, 기존 용매로는 어려운 고효율 분리 및 추출이 가능하다는 장점이 있습니다. 이를 바탕으로 본 연구실은 금속 및 세라믹 분말사출성형체의 탈지, 고분자 및 바이오 소재의 미세입자화, 천연물 및 기능성 소재의 추출 등 다양한 분야에서 초임계 유체 기반의 혁신적 공정을 연구해왔습니다. 특히, 초임계 유체를 이용한 금속 및 세라믹 사출성형체의 바인더 제거 기술은 기존의 열적, 화학적 방법에 비해 에너지 소비가 적고, 제품의 품질 저하를 최소화할 수 있어 산업적으로 큰 주목을 받고 있습니다. 또한, 초임계 유체를 활용한 고분자 미세입자화 및 재결정화 기술은 의약품, 기능성 소재, 나노소재 등 다양한 첨단 산업에 적용되고 있습니다. 본 연구실은 Rapid Expansion of Supercritical Solutions(RESS), Supercritical Anti-Solvent(SAS) 등 다양한 초임계 공정 장비와 실험적 노하우를 바탕으로, 미세입자의 크기 및 분포 제어, 결정화 조건 최적화, 소재의 기능성 향상 등 실질적 응용 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 친환경적이고 에너지 효율적인 공정 개발이라는 사회적 요구에 부응하며, 폐기물의 재활용, 고부가가치 소재의 생산, 신소재 개발 등 다양한 분야로 확장되고 있습니다. 앞으로도 초임계 유체 기반 분리공정의 고도화와 산업적 확산을 위해, 이론적 모델링과 실험적 검증을 병행하며 새로운 응용 분야를 지속적으로 개척할 예정입니다.

본 연구실은 이온성 액체(ionic liquids)와 고압 열역학 데이터에 기반한 이산화탄소(CO2) 포집 및 활용 기술 개발에 집중하고 있습니다. 이온성 액체는 낮은 휘발성과 높은 열적·화학적 안정성을 지닌 신개념 용매로, CO2의 용해도와 선택적 흡수 특성이 뛰어나 차세대 친환경 분리공정의 핵심 소재로 각광받고 있습니다. 본 연구실은 다양한 구조의 이온성 액체를 합성 및 특성화하고, 고압 하에서의 CO2 용해도, 상평형, 열역학적 특성 데이터를 체계적으로 측정·분석해왔습니다. 특히, 다양한 이온성 액체와 CO2의 상호작용을 정량적으로 규명하고, 이를 바탕으로 고효율 CO2 포집 및 분리공정의 설계에 필요한 기초 데이터를 구축하고 있습니다. 또한, 이온성 액체의 구조 변화(양이온, 음이온 종류 및 치환기 변화)에 따른 CO2 용해도 및 상거동의 변화 메커니즘을 심도 있게 연구하여, 맞춤형 이온성 액체 설계 및 최적화에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 데이터와 더불어, 분자모델링 및 열역학 모델(EOS, Group Contribution 등) 개발과 연계되어, 실제 공정 설계 및 시뮬레이션에 활용되고 있습니다. 이온성 액체 기반 CO2 포집 기술은 기존 아민 흡수 공정 대비 에너지 소비가 적고, 용매 손실 및 환경오염이 현저히 낮아, 탄소중립 및 친환경 에너지 전환 시대에 필수적인 핵심 기술로 평가받고 있습니다. 본 연구실은 앞으로도 이온성 액체의 구조-성능 상관관계 규명, 신소재 개발, 실제 공정 적용성 평가 등 다각도의 연구를 통해, CO2 포집·활용 분야의 선도적 역할을 지속적으로 수행할 계획입니다.

본 연구실은 다양한 화학공정 및 신소재 개발에 필수적인 고압 상평형(VLE, LLE 등) 및 열역학 데이터의 정밀 측정과 모델링 연구를 수행하고 있습니다. 고압 상태에서의 기-액, 액-액 상평형 데이터는 분리공정, 반응공정, 신냉매 개발, 에너지 저장 및 변환 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실은 자체 제작한 고압 상평형 측정 장비와 다양한 분석기술을 활용하여, 알코올, 케톤, 이온성 액체, 냉매, 바이오매스 유래 화합물 등 다양한 시스템의 상평형 및 열역학 특성을 체계적으로 측정하고 있습니다. 측정된 데이터는 실험적 신뢰성을 확보함과 동시에, 다양한 열역학 모델(Nonrandom Lattice Fluid EOS, Group Contribution, COSMO-RS 등)과의 비교 및 상관관계 분석을 통해, 실제 공정 설계에 적용 가능한 예측 모델 개발로 이어지고 있습니다. 특히, 최근에는 바이오매스 기반 발효액, 2,3-부탄디올, 다양한 유기용매 및 혼합계에 대한 상평형 데이터 측정과, 이를 활용한 친환경 분리공정 개발에 주력하고 있습니다. 또한, 고압 하에서의 상평형 데이터는 신냉매 및 대체냉매 개발, 에너지 저장 시스템, 신소재 합성 등 미래 산업의 기반 기술로서 중요한 의미를 갖습니다. 이러한 연구는 국내외 학술지 및 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 산업계와의 협력 연구 및 기술이전으로도 이어지고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 고압 열역학 데이터의 정밀 측정, 신뢰성 검증, 모델링 및 시뮬레이션 연구를 지속적으로 심화하여, 화학공정 및 신소재 산업의 혁신을 선도할 계획입니다.