본 연구실은 에너지 변환 및 저장을 위한 생체모방 기능성 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 자연에서 영감을 받은 유무기 하이브리드 소재, 생체모방 전기촉매, 그리고 혁신적인 에너지 시스템을 설계하여 태양광, 수소, 이산화탄소 등 다양한 재생에너지의 효율적인 변환과 저장을 실현하고자 합니다. 특히, 금속-페놀 네트워크, 다공성 프레임워크, 바이오미네랄화 등 다양한 합성 전략을 통해 소재의 구조적·화학적 특성을 정밀하게 제어함으로써, 기존 소재의 한계를 극복하고 새로운 기능을 부여하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 소재들은 수소 생산, 이산화탄소 전환, 바이오매스 정제 등 다양한 에너지 및 환경 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 인공광합성 시스템에서는 금속-유기 프레임워크(MOFs), 공유결합 유기 프레임워크(COFs) 등 다공성 소재를 활용하여 광흡수 효율과 전하 분리 능력을 극대화하고, 전기화학적 촉매에서는 단일 원자 촉매, 나노카본, 하이드로겔 등 혁신적인 구조를 도입하여 반응 선택성과 내구성을 크게 향상시키고 있습니다. 이와 같은 연구는 에너지 전환 효율의 극대화뿐만 아니라, 친환경적이고 지속가능한 에너지 시스템 구축에도 기여하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 자연의 원리를 모방한 첨단 기능성 소재의 개발을 통해, 탄소중립 사회 실현과 미래 에너지 문제 해결에 앞장설 것입니다.

이산화탄소와 바이오매스는 풍부하면서도 저렴한 자원으로, 이를 고부가가치 화학물질이나 연료로 전환하는 기술은 지속가능한 사회 구현에 핵심적입니다. 본 연구실은 전기화학적 및 광촉매적 방법을 활용하여 이산화탄소를 메탄올, 포름산, 메탄 등 다양한 화합물로 전환하는 혁신적인 촉매와 시스템을 개발하고 있습니다. 특히, 구리 기반 하이브리드 촉매, 금속-인산염 촉매, 효소 기반 바이오촉매 등 다양한 접근법을 통해 높은 선택성과 효율을 달성하고 있습니다. 바이오매스의 경우, 리그닌 등 복잡한 구조의 바이오매스를 전기화학적 해중합 및 미생물 전환을 통해 2-피론-4,6-디카르복실산(PDC) 등 고부가가치 화합물로 전환하는 연구를 수행하고 있습니다. 모듈형 플로우 리액터, 연속 흐름 시스템 등 공정 혁신을 통해 실용적이고 산업적으로 적용 가능한 기술을 개발하고 있으며, 이 과정에서 발생하는 전자는 수소 생산 등 에너지 변환에도 활용됩니다. 이러한 연구는 온실가스 저감과 자원 순환, 그리고 친환경 화학공정의 실현에 크게 기여할 수 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 이산화탄소 및 바이오매스의 효율적 전환을 위한 촉매 및 시스템 개발을 지속하여, 탄소중립 및 순환경제 실현에 앞장설 계획입니다.