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김우재 연구실
이화여자대학교 화공신소재공학과 김우재 교수
Alkaline thermal treatment
Hydrogen production
CO₂ sequestration
기본 정보
연구 분야
프로젝트
논문
구성원

김우재 연구실

이화여자대학교 화공신소재공학과 김우재 교수

김우재 연구실은 화공신소재공학과 기반의 계면·표면 특성과 화학공학 공정 개념을 활용하여 탄소나노재료 및 촉매 기반 전환을 연구합니다. 알칼리 열화학(ATT) 조건에서 바이오매스·재활용 자원으로부터 수소를 생산하고, 공정 내 CO₂ 포집을 탄산염 형태로 결합하는 저탄소 공정 설계를 수행합니다. 또한 겔 크로마토그래피로 SWNT 분리와 순도 제어를 다루며, CNT 전극 필름의 제작 조건을 전기적 성능 관점에서 최적화합니다. 샤일가스 전환용 다중 베드 공정 모델링과 템플릿 기반 Ag2Te 합성 등 소재·시스템 연계 연구도 병행합니다.

Alkaline thermal treatmentHydrogen productionCO₂ sequestrationGel chromatographySingle-walled carbon nanotubes
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알칼리 열화학 처리 기반 저탄소 수소생산 및 탄산염 CO₂ 포집 연구 thumbnail
알칼리 열화학 처리 기반 저탄소 수소생산 및 탄산염 CO₂ 포집 연구
Low-CO₂ hydrogen production via alkaline thermochemical processing and carbonate CO₂ capture
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.

5개년 연도별 논문 게재 수

11총합

5개년 연도별 피인용 수

269총합
주요 논문
5
논문 전체보기
1
article
|
·
인용수 12
·
2025
Correlation between CNT characteristics and the conductivity of CNT electrode films: Optimization of fabrication conditions for enhancing electrical properties
Joowon Lee, Minji Bak, Pil J. Yoo, Woo‐Jae Kim
IF 6.9 (2025)
Applied Surface Science
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.162440
Fabrication
Materials science
Electrode
Electrical resistivity and conductivity
Conductivity
Carbon nanotube
Nanotechnology
Composite material
Electrical engineering
Chemistry
2
article
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인용수 0
·
2025
Direct conversion of rice husk into hydrogen and sodium silicate via alkaline thermal treatment with low‐CO 2 emission
Ji Eun Park, Thomas Chaussée, Woo‐Jae Kim
IF 3.8 (2025)
Journal of the American Ceramic Society
Abstract This study presents a novel single‐step method for producing sodium silicate and high‐purity hydrogen from rice husk biomass with reduced CO 2 emission using alkaline thermal treatment (ATT). Conventional methods extract amorphous silica from rice husk through an energy‐intensive, CO 2 ‐emitting process, followed by a separate reaction with sodium carbonate to synthesize sodium silicate. In contrast, the proposed method eliminates this additional step by directly generating sodium silicate while simultaneously producing hydrogen, ensuring a reduced carbon‐emission process. ATT enables interconnected reactions, including in‐situ CO 2 capture, enabling decarbonized hydrogen production as an energy carrier and sodium silicate for high‐value applications. The use of NaOH promotes hydrogen generation at lower temperatures while capturing CO 2 as solid carbonates, distinguishing this process from conventional gasification. Additionally, sodium carbonates formed in situ react with SiO 2 in rice husk ash, enabling direct sodium silicate synthesis. Experimental results demonstrate that ATT at 950°C, with a rice husk‐to‐NaOH ratio of 1:3 and 1.9 g of SiO 2 , yields up to 5.1 g of sodium silicate and 51 mmol of hydrogen per gram of rice husk, with reduced CO 2 emission. Optimizing reaction conditions through elemental analysis enhances hydrogen yield and improves sodium silicate synthesis, highlighting the sustainability of this approach.
https://doi.org/10.1111/jace.70146
Husk
Sodium silicate
Sodium carbonate
Sodium
Hydrogen
Hydrogen production
Silicate
3
article
|
·
인용수 12
·
2022
System-Level Analysis of Methanol Production from Shale Gas Integrated with Multibed-BTX Production
Wonho Jung, Seulah Lee, Hyeona Kim, Hyeona Kim, Kihun Nam, Hae Won Ryu, Yong Hyun Lim, Kyoung‐Su Ha, Woo‐Jae Kim, Do Heui Kim, Do Heui Kim, Jinwon Lee
IF 8.4 (2022)
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
The production of benzene, toluene, and xylene (BTX) is an energy-efficient subprocess that produces highly pure CH4 from shale gas by coaromatizing shale gas-derived C2H6 and C3H8; this method is considered a feasible option for replacing conventional cryogenic distillation. Moreover, a rationally designed proof-of-concept co-production of BTX and methanol production is proposed. Our proposed BTX production process from shale gas consists of multiple beds, each of which undergoes five sequential processes, including carburization, reaction, cooling, regeneration, and heating in a continuous cyclic mode. Also, the switching time of the reaction/regeneration process is optimized with fixed-bed reactor experiments, and the general algebraic modeling system was used to develop the corresponding nonlinear programming-optimized catalyst regeneration strategy. Our Mo/HZSM-5-based BTX production method enables continuous BTX production from shale gas and shows relatively high yield of BTX (10.0%) compared to conventional methane dehydroaromatization process (∼5%). Furthermore, the method leads to an increased amount of produced CH4 with a high BTX yield owing to the cracking of C2H6 and C3H8, thereby resulting in increased methanol production. Most importantly, the technoeconomic analysis revealed that the estimated minimum selling price of methanol production is approximately 0.321 $/kg methanol for 24.4% improved methanol production, which is comparable to that obtained with the current most mature methanol production process. The proposed process also lower CO2 emission compared to that of the conventional process. The results of this analysis support the feasibility of the integrated BTX and methanol production process for energy-efficient shale gas conversion into high-value products.
https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c00809
Methanol
Methane
Distillation
Yield (engineering)
Chemistry
Syngas
Toluene
Chemical engineering
Process engineering
Catalysis
최신 정부 과제
17
과제 전체보기
1
2025년 8월-2035년 2월
|13,600,000,000
멀티스케일 물질 및 시스템 연구소
본 국가연구소의 최종 목표는 기존의 단일 학문·개별 연구 중심 체계를 뛰어넘어 대학·출연연·산업체·해외기관을 연결하는 개방형 플랫폼 기반의 '문제 해결형 융합 연구소'를 구현하는 것임. 특히, 원자-분자 스케일부터 소자·시스템 레벨까지 아우르는 멀티스케일 접근을 통해 기초과학에서 응용기술까지의 전주기 통합 혁신을 이끌고, 초격차 신소재 및 융합기술을 창출하...
소재
소자
시스템
멀티스케일
인공지능
2
2025년 4월-2027년 12월
|910,000,000
한-EU 글로벌 수소 연구교류 및 첨단인력양성
● 본 과제는 유럽 수소분야 선도기업 및 대학의 리더연구자들과의 국제협력을 통해 (1)청정수소분야 차세대 생산, 저장·운송, 활용 핵심기술들을 공동개발하고, (2)해외파견 연구원의 수소선도기업 수소밸류체인 인프라·노하우 습득을 통해, 수소 전주기 핵심원천기술 개발능력을 갖춘 전문인력을 양성, 국내 수소연구역량을 비약적으로 발전시키는 것을 목표로 함. 기술분...
수소 생산
수소 저장운송
수소 활용
차세대 기술개발
우수 연구인력 양성
3
2025년 4월-2027년 12월
|1,400,000,000
한-EU 글로벌 수소 연구교류 및 첨단인력양성
● 본 과제는 유럽 수소분야 선도기업 및 대학의 리더연구자들과의 국제협력을 통해 (1)청정수소분야 차세대 생산, 저장·운송, 활용 핵심기술들을 공동개발하고, (2)해외파견 연구원의 수소선도기업 수소밸류체인 인프라·노하우 습득을 통해, 수소 전주기 핵심원천기술 개발능력을 갖춘 전문인력을 양성, 국내 수소연구역량을 비약적으로 발전시키는 것을 목표로 함. 기술분...
수소 생산
수소 저장운송
수소 활용
차세대 기술개발
우수 연구인력 양성
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2024용출 속도 제어를 통한 고순도 금속성 탄소나노튜브 분리방법1020240168045
등록2023폐플라스틱으로부터 고순도 수소를 생성하기 위한 폐플라스틱 전처리 방법 및 이를 포함하는 수소 생성 방법1020230066749
등록2022이산화탄소 발생없이 폐플라스틱으로부터 고순도 수소 생성 방법1020220124964
전체 특허

용출 속도 제어를 통한 고순도 금속성 탄소나노튜브 분리방법

상태
등록
출원연도
2024
출원번호
1020240168045

폐플라스틱으로부터 고순도 수소를 생성하기 위한 폐플라스틱 전처리 방법 및 이를 포함하는 수소 생성 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230066749

이산화탄소 발생없이 폐플라스틱으로부터 고순도 수소 생성 방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220124964

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