ICNN@Inha
화학공학과 조강희
ICNN@Inha 연구실은 탄소중립 시대를 선도하는 나노촉매 및 흡착제 개발을 중심으로, 에너지와 환경 문제 해결을 위한 첨단 화학공학 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO) 등 온실가스의 효과적인 분리 및 전환을 위한 혁신적인 촉매와 흡착제 소재를 개발하고, 이를 플라스틱 재활용, 수소 생산, 암모니아 합성 등 다양한 탄소저감 기술에 적용하고 있습니다.
특히, 저압·저온 조건에서도 높은 활성을 보이는 암모니아 합성 촉매, 고효율 CO 및 CO2 분리 흡착제, 바이오매스 유래 에너지 저장 소재 등 다양한 응용 분야를 아우르는 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 실험실 수준의 소재 합성에 그치지 않고, 실제 산업 공정에 적용 가능한 펠릿화, 내구성 향상, 재생 용이성 등 실용적 측면까지 고려하여 진행됩니다. 또한, 밀도범함수이론(DFT) 계산 등 이론적 분석을 병행하여 촉매 반응 메커니즘을 심층적으로 규명하고 있습니다.
제올라이트, 메조다공성 실리카, 금속-유기구조체(MOF) 등 다양한 다공성 소재의 구조 제어 및 표면 개질을 통해, 대형 분자의 산화 반응, 크기 선택적 가스 분리, 수분 흡착 기반 열저장 등 고부가가치 응용 분야에 적합한 소재를 개발하고 있습니다. 특히, 계면활성제 기반 구조유도체를 활용한 위계다공성 제올라이트 합성, 다양한 이온 교환 및 표면 개질 기술을 통한 산점 및 기공 특성 조절 등 소재의 미세구조와 표면 특성을 체계적으로 연구하고 있습니다.
본 연구실은 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해, 연구성과의 실용화와 기술이전에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 다수의 특허 등록 및 기술이전, 국내외 학술지 논문 발표, 학회 수상 등 우수한 연구성과를 지속적으로 창출하고 있습니다. 앞으로도 탄소중립 실현을 위한 핵심 기반기술 개발과 더불어, 차세대 에너지 및 환경 소재 연구를 선도하는 연구실로 성장해 나갈 것입니다.
ICNN@Inha 연구실은 창의적이고 도전적인 연구문화를 바탕으로, 미래 에너지와 환경 문제 해결에 기여할 수 있는 인재 양성과 첨단 기술 개발에 최선을 다하고 있습니다.
Thermal Heat Storage Adsorbents
CO2 Conversion Catalysts
Ammonia Synthesis Catalysts
탄소중립을 위한 혁신적 촉매 및 흡착제 개발
본 연구실은 탄소중립 시대를 선도하기 위해 혁신적인 촉매와 흡착제의 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 이산화탄소(CO2) 및 일산화탄소(CO)와 같은 온실가스의 분리 및 전환을 위한 새로운 흡착제와 촉매의 합성에 주력하고 있습니다. 다양한 금속 및 금속산화물, 제올라이트, 메조다공성 소재를 기반으로 한 촉매와 흡착제는 높은 선택성과 효율을 자랑하며, 산업 현장에서 발생하는 다양한 혼합가스 내에서 목표 성분만을 효과적으로 분리할 수 있도록 설계되고 있습니다.
이러한 연구는 실험실 수준의 소재 합성에 그치지 않고, 실제 공정에 적용 가능한 펠릿화, 내구성 향상, 재생 용이성 등 실용적 측면까지 고려하여 진행됩니다. 예를 들어, CuCl 기반의 흡착제는 일산화탄소의 선택적 흡착에 탁월한 성능을 보이며, 메조다공성 구조의 도입을 통해 대용량 처리와 빠른 확산 특성을 동시에 확보하였습니다. 또한, 다양한 이온 교환 및 표면 개질 기술을 접목하여 소재의 흡착 특성을 세밀하게 조절하고 있습니다.
이러한 촉매 및 흡착제 개발은 탄소중립 실현을 위한 핵심 기반기술로, 플라스틱 재활용, 수소 생산, 암모니아 합성 등 다양한 에너지 및 환경 분야에 적용되고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 소재의 구조-성능 상관관계 규명과 더불어, 실제 산업 공정에 적용 가능한 고성능·고내구성 촉매 및 흡착제 개발을 지속적으로 추진할 계획입니다.
암모니아 합성 및 에너지 저장을 위한 첨단 촉매 및 소재 연구
암모니아(NH3)는 수소 저장체 및 탄소중립 연료로 각광받으며, 본 연구실은 저압·저온 조건에서 높은 활성을 보이는 암모니아 합성용 촉매와 흡착제 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 루테늄(Ru), 코발트(Co), 바륨(Ba), 세륨(Ce) 등 다양한 금속 및 금속산화물 기반의 촉매를 설계하여, 기존 공정보다 낮은 에너지로 암모니아를 합성할 수 있는 혁신적 기술을 연구하고 있습니다. 이러한 촉매는 전자 및 양성자 분리, 표면 활성점의 조절, 지지체와의 상호작용 등 미세한 구조 제어를 통해 높은 효율과 선택성을 달성하고 있습니다.
또한, 암모니아의 합성과 더불어, 암모니아를 활용한 수소 생산, 에너지 저장 및 운반 기술에도 연구의 폭을 넓히고 있습니다. 예를 들어, 암모니아 분해 반응을 통한 수소 생산 시스템, 암모니아 기반의 열저장 소재, 그리고 암모니아 흡착제 등 다양한 응용 분야에 적합한 소재를 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 실험적 접근뿐만 아니라, 밀도범함수이론(DFT) 계산 등 이론적 분석을 병행하여 촉매 반응 메커니즘을 심층적으로 규명하고 있습니다.
본 연구실의 암모니아 관련 연구는 청정 수소 경제 실현, 에너지 저장 및 운반, 그리고 탄소중립 사회로의 전환에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 고효율·저비용 암모니아 합성 및 활용 기술 개발을 통해, 지속가능한 에너지 시스템 구축에 기여할 것입니다.
제올라이트 및 메조다공성 소재의 구조 제어와 응용
제올라이트와 메조다공성 소재는 본 연구실의 핵심 연구 대상 중 하나로, 이들의 구조적 특성을 정밀하게 제어하여 다양한 촉매 및 흡착 응용에 활용하고 있습니다. 계면활성제 기반의 구조유도체를 이용한 위계다공성 제올라이트 합성, 다양한 이온 교환 및 표면 개질 기술을 통한 산점 및 기공 특성 조절 등, 소재의 미세구조와 표면 특성을 체계적으로 연구하고 있습니다.
이러한 구조 제어 기술은 대형 분자의 산화 반응, 크기 선택적 가스 분리, 수분 흡착 기반 열저장 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 예를 들어, 메조기공이 도입된 MFI 제올라이트는 대형 유기분자의 산화 반응에서 높은 활성과 선택성을 보이며, 다양한 이온 형태의 제올라이트 13X는 수분 흡착 기반 열저장 소재로서 우수한 성능을 나타냅니다. 또한, 표면 산 특성의 정밀 분석을 통해 촉매 반응의 활성점 분포와 반응 메커니즘을 규명하고 있습니다.
본 연구실은 제올라이트 및 메조다공성 소재의 합성-구조-성능 상관관계 연구를 통해, 차세대 에너지 및 환경 소재 개발에 기여하고 있습니다. 앞으로도 소재의 구조적 혁신을 바탕으로, 고효율·고선택성 촉매 및 흡착제 개발을 지속적으로 추진할 계획입니다.
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A. Ahsan, M. Hussain, M.A. Rashad, P. Akhter, F. Jamil, Critical review on electrocatalytic reduction of nitrogen and nitrate to ammonia
A. Ahsan, M. Hussain, M.A. Rashad, P. Akhter, F. Jamil
J. Ind. Eng. Chem., 2025
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P. Lakshmanan, K. Cho, J.H. Youk, N-Doped spherical mesoporous carbon clutches: A breakthrough for stabilizing high-load cobalt alloys in efficient NaBH4 hydrolysis
P. Lakshmanan, K. Cho, J.H. Youk
Int. J. Hydrogen Technol., 2025
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J. Jeong, S. Son, S. Kim, J. Kim, J. Lee, K. Cho, K. Cho, J.-C. Kim, Solid-state NMR spectroscopy for zeolite catalyst characterization and reaction mechanism demonstration
J. Jeong, S. Son, S. Kim, J. Kim, J. Lee, K. Cho, K. Cho, J.-C. Kim
Clean Technol., 2025
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디지털기반 지속가능 에너지 공정혁신 융합대학원
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제올라이트 소재에 대한 열저장 성능 측정 및 분석 용역
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[ezbaro] 재생 용이성, 산화 안정성이 뛰어난 신규 일산화탄소 흡착제 개발