박현웅 연구실은 태양광 에너지를 활용한 수처리 및 수소 생산 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 다양한 광촉매 및 광전기화학적 시스템을 설계하여, 오염된 물의 정화와 동시에 청정 에너지인 수소를 생산하는 융합형 기술을 연구합니다. 특히, 이산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 비스무트 바나데이트(BiVO4) 등 다양한 산화물 반도체를 활용한 광전극 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 연구는 해수 및 담수의 탈염, 산업 폐수의 정화, 그리고 폐수 내 유해 오염물질의 분해 등 다양한 환경 문제 해결에 기여하고 있습니다. 연구실은 광촉매의 표면 개질, 도핑, 이종접합 구조 설계 등 소재 혁신을 통해 광반응 효율을 극대화하고, 실제 환경에서의 적용 가능성을 높이고자 노력하고 있습니다. 또한, 태양광을 이용한 야간 수처리 및 에너지 저장 기술도 함께 연구하여, 24시간 연속적인 환경 정화와 에너지 생산이 가능하도록 시스템을 고도화하고 있습니다. 이러한 통합적 접근은 에너지와 환경 문제를 동시에 해결할 수 있는 지속가능한 기술로 주목받고 있습니다. 연구실의 기술은 상하수도 처리장, 해양 플랜트, 산업 현장 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 미래 친환경 도시 및 산업 인프라 구축에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

본 연구실은 대기 및 산업 현장에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 고부가가치 화합물이나 연료로 전환하는 인공광합성 및 전기화학적 전환 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 구리-철 복합산화물, 금속-도핑 반도체, 나노구조 촉매 등 다양한 소재를 개발하여, 태양광 또는 전기 에너지를 이용한 이산화탄소의 선택적 환원 및 전환 반응을 구현하고 있습니다. 이러한 연구는 탄소중립 사회 실현과 기후변화 대응에 중요한 기여를 하고 있습니다. 특히, 연구실은 광전기화학 전극을 이용한 CO2의 포집 및 전환, 그리고 수소 생산을 동시에 달성할 수 있는 복합 시스템을 개발하고 있습니다. 이 과정에서 저비용 금속 촉매와 고효율 광반도체 소재의 조합을 통해, 경제성과 효율성을 모두 확보하는 기술 혁신을 이루고 있습니다. 또한, 건축물 일체형 CO2 포집 및 전환 기술, 도심 공기 직접 포집 및 활용 기술 등 실용적이고 확장성 높은 응용 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 이산화탄소를 단순히 감축하는 차원을 넘어, 자원화 및 에너지화하는 미래형 탄소순환 경제의 핵심 기반을 마련합니다. 연구실의 기술은 인공광합성 공장, 재생연료 생산, 산업 배출가스 처리 등 다양한 산업 및 환경 분야에 적용될 수 있으며, 지속가능한 사회로의 전환에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

박현웅 연구실은 해수 및 산업 폐수로부터 리튬 등 희소자원의 효율적 회수와 해수 탈염을 결합한 융합 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 나노여과(NF), 이온각인막, 전기화학적 이온펌핑 등 첨단 분리막 및 전기화학 기술을 활용하여, 고농도 염수 및 농축수로부터 리튬을 선택적으로 분리·회수하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 기술은 2차전지 산업의 핵심 원료 확보와 자원순환에 중요한 역할을 합니다. 연구실은 해수 탈염과 동시에 에너지 저장, 수소 생산, 가치 있는 화학물질 생산이 가능한 통합 시스템을 설계하고 있습니다. 예를 들어, 해수 전기분해를 통한 수소 생산, 탈염 부산물의 자원화, 그리고 전기화학적 방법을 통한 리튬 및 기타 금속 이온의 회수 등 다양한 융합 공정을 개발하고 있습니다. 이러한 시스템은 카타르 등 해외 실증사업에도 적용되어, 글로벌 수자원 및 자원회수 시장에서 경쟁력을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 물, 에너지, 자원의 선순환을 실현하는 스마트 환경 인프라 구축에 필수적입니다. 미래에는 해수 및 폐수로부터의 자원 회수와 에너지 생산이 통합된 친환경 플랜트가 보편화될 것으로 예상되며, 본 연구실의 기술은 그 중심에서 혁신을 이끌고 있습니다.