우리 연구실은 그린 에너지 및 환경 분야에서 핵심적인 역할을 하는 다양한 촉매와 에너지 소재의 설계, 합성 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 특히, 수소 에너지, 연료전지, 전기 에너지 저장 시스템 등 차세대 에너지 기술에 필수적인 촉매 및 기능성 소재를 개발하고, 이를 실제 화학 변환 및 분리 공정에 적용하여 효율성과 친환경성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 촉매의 구조적 특성, 반응 속도론, 반응 메커니즘을 심도 있게 분석하기 위해 X선 회절, X선 광전자 분광법, 라만 분광법, 전자현미경, 질량분석기, 가스 크로마토그래피 등 다양한 첨단 분석기술을 활용합니다. 이를 통해 촉매의 활성점, 표면 특성, 반응 경로를 체계적으로 규명하고, 촉매의 성능을 극대화할 수 있는 설계 전략을 제시합니다. 이러한 연구는 수소 생산, 이산화탄소 전환, 연료전지용 촉매 개발 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 특히, 친환경적이고 지속 가능한 에너지 전환을 위한 촉매 시스템의 개발을 통해 미래 에너지 산업의 혁신을 선도하고 있습니다.

본 연구실은 태양광 및 풍력 등 재생에너지의 간헐적 특성을 극복하고, 대규모 에너지 저장을 실현하기 위한 전기화학적 에너지 저장 시스템, 특히 레독스 흐름전지(Redox Flow Battery, RFB) 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 레독스 흐름전지는 액체 전해질의 산화·환원 반응을 기반으로 하여 에너지를 저장하고 방출하는 시스템으로, 대용량 에너지 저장에 적합한 기술로 주목받고 있습니다. 연구실에서는 고성능 전극 소재, 전해질, 그리고 전기화학 반응의 동역학 및 메커니즘에 대한 심층 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 탄소 전극의 표면 결함 및 이종 원소 도핑(B, N, O 등)이 레독스 반응의 촉매 활성에 미치는 영향을 체계적으로 분석하여, 전지의 효율과 내구성을 극대화하는 소재 설계 전략을 개발하고 있습니다. 또한, 그래핀 산화물, 다공성 탄소, 금속 산화물 등 다양한 나노소재를 활용한 전극 개발을 통해, 실제 시스템 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이와 같은 연구는 에너지 저장 효율의 극대화, 장기적 내구성 확보, 그리고 친환경적 소재 개발에 기여하며, 미래 에너지 인프라 구축에 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

우리 연구실은 크기 조절이 가능한 다공성 무기 및 유무기 복합 멤브레인의 합성과 이를 활용한 선택적 기체 및 화학물질 분리 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 멤브레인은 기존의 화학 반응 공정의 이론적 한계를 극복할 수 있는 혁신적 기술로, 고효율 분리 및 촉매 반응을 동시에 구현할 수 있습니다. 특히, 무기 및 유무기 하이브리드 멤브레인을 다양한 합성법으로 제조하고, 멤브레인의 투과도-선택도 특성, 표면 및 구조적 특성을 전자현미경, 원자힘현미경(AFM), X선 회절(XRD), X선 광전자 분광법(XPS) 등 첨단 분석기술로 평가합니다. 이를 통해 멤브레인의 성능을 정밀하게 제어하고, 실제 산업 공정에 적용 가능한 고성능 멤브레인 시스템을 개발하고 있습니다. 또한, 촉매 멤브레인 반응기 기술을 도입하여, 분리와 촉매 반응을 동시에 진행함으로써 에너지 및 자원 효율성을 극대화하고, 환경오염을 최소화하는 친환경 공정 개발에 기여하고 있습니다.