촉매화학공학은 다양한 화학 반응에서 촉매의 역할을 심층적으로 연구하여, 에너지 생산과 환경 개선에 기여하는 핵심 분야입니다. 본 연구실에서는 금속 산화물, 페로브스카이트, 메조포러스 소재 등 다양한 촉매를 합성하고, 이들의 구조적·화학적 특성을 분석하여 최적의 촉매 시스템을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 특히, 촉매의 활성, 선택성, 내구성 향상을 위한 표면 개질 및 도핑 기술을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이러한 연구는 수소 생산, 합성가스 제조, 바이오매스 및 폐기물의 열분해, 가스화 등 다양한 에너지 전환 공정에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 폐플라스틱의 촉매 열분해를 통한 액상 연료 생산, 저급 석탄의 가스화, 바이오매스의 수소 생산 등 실제 산업 현장에서 요구되는 친환경 에너지 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 또한, 이산화탄소 저감 및 활용(CCUS) 기술, 연료전지용 수소 생산, 연소전 CO2 포집 등 기후변화 대응을 위한 첨단 촉매 공정 연구도 활발히 진행 중입니다. 본 연구실의 촉매화학공학 연구는 실험실 규모의 기초 연구를 넘어, 파일럿 및 산업 규모의 공정 개발로 확장되고 있습니다. 다양한 국내외 산학연 협력 프로젝트를 통해 촉매 기반 에너지 및 환경 공정의 상용화 가능성을 높이고, 지속가능한 미래 에너지 시스템 구축에 기여하고자 합니다.

화학 루핑 공정(Chemical Looping)은 연소, 개질, 산화탈수소화 등 다양한 에너지 전환 반응에서 산화제와 연료를 직접 접촉하지 않고 산소전달입자를 매개로 하여 반응을 진행시키는 첨단 기술입니다. 본 연구실은 CaSnO3, CoTiO3, MgMnO3, La-Fe 기반 페로브스카이트 등 다양한 금속 산화물 산소전달입자를 합성하고, 이들의 산화·환원 특성, 반응성, 내구성 등을 체계적으로 평가하고 있습니다. 특히, 이산화탄소를 산화제로 활용하는 매체순환 산화탈수소화 공정, 수소 및 올레핀 동시 생산 공정, 바이오매스 및 저급탄의 가스화 등 다양한 응용 분야에 적합한 산소전달입자 개발에 집중하고 있습니다. 실험실 내에서는 열중량 분석기(TGA), 유동층 반응기 등 첨단 장비를 활용하여 산소전달입자의 성능을 정밀하게 측정하고, 반응 메커니즘을 규명하고 있습니다. 또한, 전이금속 도핑, 복합 산화물 합성 등 소재 혁신을 통해 산소전달입자의 효율성과 경제성을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 온실가스 저감, 청정에너지 생산, 화석연료의 친환경적 활용 등 사회적 요구에 부응하는 기술적 해법을 제시합니다. 국내외 학술대회 및 산학협력 프로젝트를 통해 화학 루핑 공정의 상용화와 실용화에 앞장서고 있으며, 미래 에너지 산업의 패러다임 전환을 선도하고 있습니다.