본 연구실은 친환경 에너지 분야에서 수전해를 통한 그린수소 생산을 위한 신소재 개발에 중점을 두고 있습니다. 수전해 기술은 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 친환경적인 방법으로, 탄소 배출이 없는 청정 에너지 생산의 핵심 기술로 각광받고 있습니다. 연구실에서는 고효율, 고내구성의 전기화학 촉매 및 전극 소재를 개발하여 수전해 시스템의 성능을 극대화하고자 합니다. 특히, 산화물 기반 반도체 박막소재, 나노구조체, 전자구조 제어 등 첨단 소재공학적 접근을 통해 촉매의 활성도와 안정성을 동시에 향상시키는 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 암모니아 및 요소(Urea) 전환 촉매/전극 개발, MEA/전해셀(스택셀) 시스템 최적화 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이를 통해 수소 생산의 경제성과 지속가능성을 높이고, 미래 에너지 전환 사회에 기여하고자 합니다. 이러한 연구는 국가 수소 중점연구실, KEPCO 한계돌파 프로젝트 등 대형 국책과제와 연계되어 진행되고 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발을 목표로 하고 있습니다. 나아가, 차세대 고효율 음이온교환막(AEM) 수전해, 연료전지, e-fuel 등 다양한 친환경 에너지 시스템과의 융합 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.

연구실은 태양광 에너지의 효율적 활용과 광전기화학적 탄소자원 유용화 기술 개발에 주력하고 있습니다. 태양광 고도화는 기존의 태양전지 및 광전기화학(PEC) 셀의 한계를 극복하고, 빛 에너지의 흡수 및 변환 효율을 극대화하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 플라즈모닉 나노구조체, 양자점, 나노카본 등 첨단 나노소재를 활용하여 빛의 흡수 범위와 전하 이동 특성을 혁신적으로 개선하고 있습니다. 광전기화학적 탄소자원 유용화는 이산화탄소(CO2) 등 온실가스를 유용한 화학 에너지(e-fuel)로 전환하는 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술과 밀접하게 연계되어 있습니다. 연구실에서는 전기화학 촉매 소재 및 광전극 개발을 통해 CO2 환원, 질소 환원, 질산염 환원 등 다양한 전환 반응의 선택성과 효율을 높이고 있습니다. 또한, AI 및 머신러닝을 활용한 전산모사 기반 소재 설계와 이론적 메커니즘 규명도 병행하여, 촉매의 구조-성능 상관관계를 체계적으로 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 탄소중립 사회 실현을 위한 핵심 기반 기술로, 국내외 다양한 산학연 협력 프로젝트와 연계되어 진행되고 있습니다. 태양광-화학 에너지 변환, 광촉매 기반 수소 생산, 차세대 연료전지 및 에너지 저장 시스템 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있으며, 실질적인 에너지·환경 문제 해결에 기여하고 있습니다.

연구실은 첨단 에너지 나노소재의 합성, 구조 제어, 기능화 및 대면적 공정 기술 개발에 집중하고 있습니다. Novel Nanomaterials(나노 신소재), 원자 수준 제어 촉매, 플라즈모닉 구조체, 유-무기 하이브리드 광전소자 등 다양한 차세대 소재를 설계하고, 용액 기반 합성, 화학증기증착(CVD), 나노임프린팅, 급속 연소 공정 등 혁신적 나노공정 기술을 적용하여 실제 소자 및 시스템에 적용 가능한 고성능 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 나노구조체의 표면 및 계면 특성 제어를 통해 전기화학적, 광전기화학적 반응의 활성화와 선택성 향상을 달성하고 있습니다. 이를 바탕으로 금속-공기 전지, 차세대 하이브리드 에너지 저장소재, 고성능 전극 및 촉매 개발 등 다양한 에너지 변환·저장 시스템에 적용하고 있습니다. 또한, AI 및 머신러닝 기반 소재 설계와 실시간 메타중간체 분석 등 디지털 혁신 기술을 융합하여 연구의 효율성과 정밀도를 높이고 있습니다. 이러한 연구는 국가 및 글로벌 에너지·환경 문제 해결을 위한 핵심 기반 기술로, 산학연 협력 및 대형 국책과제와 연계하여 실용화 및 상용화 가능성을 높이고 있습니다. 미래 에너지 산업을 선도할 수 있는 차세대 소재 및 공정 기술 개발에 앞장서고 있습니다.