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황종국 연구실
아주대학교 화학공학과
황종국 교수
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황종국 연구실

아주대학교 화학공학과 황종국 교수

황종국 연구실은 화학공학과를 기반으로 무기화학공학, 나노다공성 소재, 금속-유기 골격체(MOF), 에너지 저장 및 환경 응용 분야에서 세계적 수준의 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 금속-유기 골격체 및 다양한 무기/유기 복합체의 합성, 구조 제어, 기능성 부여에 중점을 두고 있으며, 이를 통해 에너지 저장 장치, 촉매, 분리막 등 첨단 응용 분야에 적용 가능한 혁신적 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 블록 공중합체 자기조립, 상분리 기반 구조 제어, 고분자-무기 하이브리드 합성 등 다양한 화학공학적 방법론을 활용하여 소재의 미세구조와 기공 특성을 정밀하게 조절하고 있습니다. 이러한 소재들은 리튬 이온 전지, 포타슘 이온 하이브리드 슈퍼커패시터, 이산화탄소 포집 및 전환, 수처리 등 다양한 에너지 및 환경 기술에 적용되고 있습니다. 연구실은 최근 실온에서의 신속한 MOF 합성, 혼합 금속 MOF의 금속 비율 제어, 계층형 다공성 무기 산화물 및 복합체 개발 등 혁신적 연구 성과를 다수 도출하였으며, 관련 특허 출원과 기술이전, 산학협력 프로젝트 등 실용화 연구도 활발히 진행 중입니다. 또한, 폐자원 기반 친환경 소재 개발, 고효율 촉매 및 분리막 소재 연구 등 지속 가능한 미래를 위한 연구에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 주요 학술지 논문, 특허, 학회 발표 등으로 이어지고 있으며, 연구실은 앞으로도 무기화학공학 및 소재공학 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 혁신적 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다. 황종국 교수와 연구팀은 창의적이고 도전적인 연구를 통해 에너지·환경 문제 해결에 기여하고, 미래 산업을 선도할 첨단 소재 기술 개발에 앞장서고 있습니다.

대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
고분자-유도 나노다공성 무기소재 및 MOF 구조 제어 thumbnail
고분자-유도 나노다공성 무기소재 및 MOF 구조 제어
주요 논문
5
논문 전체보기
1
review
|
green
·
인용수 313
·
2020
Controlling the morphology of metal–organic frameworks and porous carbon materials: metal oxides as primary architecture-directing agents
Jongkook Hwang, Aleksander Ejsmont, Ralph Freund, Joanna Gościańska, Bernhard V. K. J. Schmidt, Stefan Wuttke
IF 39
Chemical Society Reviews
Owing to their large ratio of surface area to mass and volume, metal-organic frameworks and porous carbons have revolutionized many applications that rely on chemical and physical interactions at surfaces. However, a major challenge today is to shape these porous materials to translate their enhanced performance from the laboratory into macroscopic real-world applications. In this review, we give a comprehensive overview of how the precise morphology control of metal oxides can be transferred to metal-organic frameworks and porous carbon materials. As such, tailored material structures can be designed in 0D, 1D, 2D, and 3D with considerable implications for applications such as in energy storage, catalysis and nanomedicine. Therefore, we predict that major research advances in morphology control of metal-organic frameworks and porous carbons will facilitate the use of these materials in addressing major needs of the society, especially the grand challenges of energy, health, and environment.
https://doi.org/10.1039/c9cs00871c
Metal-organic framework
Porosity
Morphology (biology)
Metal
Materials science
Chemical engineering
Carbon fibers
Primary (astronomy)
Nanotechnology
Chemistry
2
article
|
bronze
·
인용수 2
·
2019
Lithium–Sulfur Batteries: Approaching Ultrastable High‐Rate Li–S Batteries through Hierarchically Porous Titanium Nitride Synthesized by Multiscale Phase Separation (Adv. Mater. 3/2019)
Won‐Gwang Lim, Changshin Jo, Ara Cho, Jongkook Hwang, Seongseop Kim, Jeong Woo Han, Jinwoo Lee
IF 26.8
Advanced Materials
A noncarbonaceous material (titanium nitride, TiN) with well-defined multiscale porous architecture is easily developed by multiscale phase separation and applied as a sulfur host for lithium–sulfur batteries, as described by Jinwoo Lee and co-workers in article number 1806547. The synergistic effect between the unique porous architecture and surface chemical properties of TiN enables ultrastable, high-rate lithium–sulfur batteries.
https://doi.org/10.1002/adma.201970015
Materials science
Titanium nitride
Tin
Porosity
Sulfur
Lithium (medication)
Nitride
Titanium
Chemical engineering
Phase (matter)
3
article
|
인용수 229
·
2018
Approaching Ultrastable High‐Rate Li–S Batteries through Hierarchically Porous Titanium Nitride Synthesized by Multiscale Phase Separation
Won‐Gwang Lim, Changshin Jo, Ara Cho, Jongkook Hwang, Seongseop Kim, Jeong Woo Han, Jinwoo Lee
IF 26.8
Advanced Materials
Porous architectures are important in determining the performance of lithium-sulfur batteries (LSBs). Among them, multiscale porous architecutures are highly desired to tackle the limitations of single-sized porous architectures, and to combine the advantages of different pore scales. Although a few carbonaceous materials with multiscale porosity are employed in LSBs, their nonpolar surface properties cause the severe dissolution of lithium polysulfides (LiPSs). In this context, multiscale porous structure design of noncarbonaceous materials is highly required, but has not been exploited in LSBs yet because of the absence of a facile method to control the multiscale porous inorganic materials. Here, a hierarchically porous titanium nitride (h-TiN) is reported as a multifunctional sulfur host, integrating the advantages of multiscale porous architectures with intrinsic surface properties of TiN to achieve high-rate and long-life LSBs. The macropores accommodate the high amount of sulfur, facilitate the electrolyte penetration and transportation of Li<sup>+</sup> ions, while the mesopores effectively prevent the LiPS dissolution. TiN strongly adsorbs LiPS, mitigates the shuttle effect, and promotes the redox kinetics. Therefore, h-TiN/S shows a reversible capacity of 557 mA h g<sup>-1</sup> even after 1000 cycles at 5 C rate with only 0.016% of capacity decay per cycle.
https://doi.org/10.1002/adma.201806547
Materials science
Tin
Porosity
Dissolution
Titanium nitride
Mesoporous material
Chemical engineering
Electrolyte
Lithium (medication)
Titanium
정부 과제
8
과제 전체보기
1
2022년 3월-2025년 12월
|1,460,778,000
상용차 운행 중 배출 이산화탄소 포집을 위한 흡탈착시스템 원천기술 개발
ㅇ 테스트용 리그벤치 선정 운전모드에 따른 흡/탈착 구동 테스트 및 성능 평가ㅇ 최종 선정 흡/탈착 소재적용 시스템의 모듈화 성능평가ㅇ MCC용 에너지회수 발전시스템 최종사양 성능 최적화ㅇ 최종 시제품 패키징 및 MCC system integrationㅇ CO2 농도 및 흡/탈착 모니터링, 에너지 소모량 최종 목표 달성 확인ㅇ 내연기관 연계 CO2 흡/탈착...
수송분야 이산화탄소 포집
상용차
CO2 선택적 흡착제
배기가스 에너지 회수 및 활용
CO2 압축
2
주관|
2022년 3월-2025년 12월
|1,294,800,000
상용차 운행 중 배출 이산화탄소 포집을 위한 흡탈착시스템 원천기술 개발
본 과제는 중·대형 상용차 엔진 배기가스에서 CO2를 직접 포집·저장하기 위해 MCC 시스템과 흡·탈착, 에너지회수, 압축 구성을 통합한 운용 설계 기술을 개발하는 연구임. 연구 목표는 상용차 대상 선정 및 엔진 구동 범위 설정, 흡착제 용량·히트펌프 시스템 용량 산정, Ionic-liquid impregnated UIO-66 (IL-UIO-66) 및 ZIF-8 with CO2-selective amorphous shell(aCdIF-1@ZIF-8) 합성전략 확립, 요구 조건 예측 시뮬레이션 및 압축방안 선정임. 핵심 연구내용은 엔진 동력계를 활용한 평가시스템 구축, static/dynamic condition 범위 설정, 메조·매크로기공 담지체 및 코어-쉘 합성, 1D 시뮬레이션 모델로 MCC 요구전력과 에너지회수 해석 비교, 공정 간 에너지 소모 최적화 수행임. 기대효과는 엔진 폐열 기반 저에너지 CO2 포집 기술 확보, 친환경차 및 연료·수송(항공·선박) 분야 확장, 기존 내연기관 인프라 활용 탄소중립 핵심요소기술 확보됨.
수송분야 이산화탄소 포집
상용차
CO2 선택적 흡착제
배기가스 에너지 회수 및 활용
CO2 압축
3
2022년 3월-2025년 12월
|1,040,058,000
상용차 운행 중 배출 이산화탄소 포집을 위한 흡탈착시스템 원천기술 개발
ㅇ MCC 평가시스템 개선 및 실엔진 장착 평가ㅇ 상용차 장착 및 원활한 교체를 위한 흡착제 모듈 설계 및 제작ㅇ 선정 흡착제 대상 dynamic 조건에서 흡/탈착 구동 환경 및 제어조건 도출ㅇ 흡/탈착 소재 구조체화 및 시스템 모듈화ㅇ 시제작 터보컴파운드 및 시제작 압축기 적용성 개발ㅇ 실운전 조건에서의 에너지회수 시스템 성능평가ㅇ MCC 시스템 및 흡/...
수송분야 이산화탄소 포집
상용차
CO2 선택적 흡착제
배기가스 에너지 회수 및 활용
CO2 압축
최신 특허
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2025알루미노실리케이트 졸로 가교된 환원된 산화그래핀 복합 막 및 그 제조방법1020250113833
공개2025이중 채널을 갖는 환원된 산화그래핀 복합 막 및 이의 제조방법1020250080375
공개2023매크로-메조-마이크로기공을 동시에 포함하는 계층형 다공성 소재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포타슘이온 이차전지 전극1020230162223
전체 특허

알루미노실리케이트 졸로 가교된 환원된 산화그래핀 복합 막 및 그 제조방법

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250113833

이중 채널을 갖는 환원된 산화그래핀 복합 막 및 이의 제조방법

상태
공개
출원연도
2025
출원번호
1020250080375

매크로-메조-마이크로기공을 동시에 포함하는 계층형 다공성 소재, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 포타슘이온 이차전지 전극

상태
공개
출원연도
2023
출원번호
1020230162223