PKNU ESCML
재료공학전공 김경호
PKNU 에너지 저장 및 변환 소재 연구실(ESCML)은 첨단 에너지 소재와 환경 미생물 분야를 융합적으로 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 차세대 이차전지(리튬이온, 나트륨이온, 아연이온 등) 및 전고체 배터리용 전극 소재 개발, 전기화학적 에너지 변환 촉매 연구, 그리고 해양 및 환경 미생물 생태 연구를 핵심 축으로 삼고 있습니다.
에너지 저장 분야에서는 고성능, 고안정성 전극 소재의 합성과 구조 제어, 계면 특성 개선, 그리고 사용 후 배터리의 자원 재활용 기술 개발에 집중하고 있습니다. 이를 통해 미래 에너지 저장 시스템의 효율성과 지속가능성을 높이고, 친환경 에너지 사회 구현에 기여하고자 합니다.
전기화학적 에너지 변환 분야에서는 수전해 및 연료전지용 고효율 전기촉매 개발, 반응 메커니즘 규명, 그리고 촉매의 내구성 향상에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 수소 경제 및 탄소중립 사회 실현을 위한 핵심 기반기술 확보에 중점을 두고 있습니다.
해양 및 환경 미생물 연구에서는 해양생물 및 수산양식 환경에서의 미생물 다양성, 신종 미생물의 분리 및 유전체 해석, 그리고 미생물 군집의 생태적 역할 규명에 주력하고 있습니다. 차세대 시퀀싱 및 메타지놈 분석 등 최신 분자생물학적 기법을 활용하여 해양 생태계의 건강성 평가와 지속가능한 수산업 발전에 기여하고 있습니다.
이처럼 PKNU ESCML은 에너지 소재와 환경 미생물 분야의 융합 연구를 통해, 미래 에너지 및 환경 문제 해결에 선도적인 역할을 수행하고 있습니다. 다양한 국내외 협력과 산학연 연계를 통해 실질적 사회적 가치를 창출하는 연구실로 성장하고 있습니다.
Electrocatalysts for Water Electrolysis
Solid Electrolyte Interphase on Li Metal Anode
Recycling of Valuable Metals from Spent LIBs
에너지 저장 및 변환을 위한 첨단 소재 개발
본 연구실은 차세대 에너지 저장 및 변환 기술을 위한 첨단 소재 개발에 주력하고 있습니다. 리튬이온 및 나트륨이온 배터리, 수계 아연이온 배터리 등 다양한 이차전지의 전극 소재를 설계하고 합성하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 고성능 전극 소재의 구조적 안정성, 전기화학적 특성, 그리고 장기 수명 향상을 위한 소재의 미세구조 제어와 표면 개질 기술에 집중하고 있습니다.
이와 더불어, 고체 전해질 인터페이스(SEI) 형성 메커니즘 및 전고체 배터리(ASSB)에서의 계면 안정성 향상에 관한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 위해 다양한 분석기법과 전기화학적 평가를 통해 소재의 성능을 체계적으로 검증하고, 실제 배터리 셀에 적용 가능한 기술로 발전시키고자 노력하고 있습니다.
또한, 사용 후 배터리로부터 유가금속을 효율적으로 회수하는 재활용 기술 개발에도 힘쓰고 있습니다. 이러한 연구는 자원 순환과 친환경 에너지 기술 발전에 기여하며, 미래 에너지 저장 시스템의 상용화에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
전기화학적 에너지 변환 및 촉매 개발
전기화학적 에너지 변환 분야에서는 수전해(수소/산소 발생 반응, HER/OER) 및 직접 알코올 연료전지(DAFCs)용 전기촉매 개발에 중점을 두고 있습니다. 고효율 수소 생산을 위한 전이금속 기반 촉매의 합성, 황 도핑을 통한 촉매 활성 향상, 그리고 다양한 금속-비금속 복합체의 구조-활성 상관관계 규명에 관한 연구가 진행되고 있습니다.
특히, 수전해 반응에서의 전극 소재의 내구성, 전기화학적 활성, 그리고 반응 메커니즘 해석을 위해 다양한 분석기법과 이론적 모델링을 병행하고 있습니다. 이를 통해 실제 산업적 적용이 가능한 고성능 촉매 시스템을 구현하고, 친환경 수소 생산 기술의 상용화 기반을 마련하고자 합니다.
알코올 산화 반응(AOR) 메커니즘 규명 및 연료전지용 촉매의 선택적 활성 제어 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 변환 효율을 극대화하고, 차세대 친환경 에너지 시스템 구축에 기여할 수 있는 핵심 원천기술을 확보하는 데 목적이 있습니다.
해양 및 환경 미생물 생태 연구
본 연구실은 해양 및 환경 미생물의 다양성과 생태적 역할을 규명하는 연구도 활발히 수행하고 있습니다. 해양 무척추동물(새우, 해삼, 멍게 등)과 해수 순환여과양식시스템(RAS)에서 분리된 미생물의 군집 분석, 신종 미생물의 분리 및 동정, 그리고 미생물 유전체 해석을 통해 해양 생태계 내 미생물의 기능적 특성을 밝히고 있습니다.
특히, 차세대 시퀀싱(NGS) 및 메타지놈 분석 기술을 활용하여 해양생물 마이크로바이옴의 구조와 기능을 심층적으로 연구하고 있습니다. 이를 통해 해양 생태계의 건강성 평가, 수산양식 환경의 미생물 관리, 그리고 미생물 기반 바이오리소스 개발 등 다양한 응용 연구로 확장하고 있습니다.
또한, 미생물 군집의 상호작용, 환경 스트레스에 대한 적응 메커니즘, 그리고 유용 미생물의 산업적 활용 가능성에 대한 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 해양 환경 보전과 지속가능한 수산업 발전에 중요한 과학적 기반을 제공하고 있습니다.
1
Enhanced hydrogen evolution reaction kinetics by sulfur incorporation in transition metal-based oxyhydroxide electrodes
J. S. Ha, S. H. Lee, S. J. Lee, I. T. Kim, S. H. Park, W. J. Lee, K.-H. Kim, J. Lee, S. M. Choi, Y. S. Park*
, 1970
2
Development of Co(OH)2/FeOOH heterostructured electrode via sacrificial template strategy for anion exchange membrane water electrolyzer
I. T. Kim, S. H. Lee, S. H. Park, S. J. Lee, K.-H. Kim, B. K. Kang, S. M. Choi, Y. Kim, W.-J. Lee, Y. S. Park*
Korean J. Chem. Eng., 2025
3
P/MoP2@C composite as a high-rate capable anode for lithium-ion batteries
D. Lee, J. Lee, D. Lee, J. E. Lee, K.-H. Kim*, S.-H. Hong*
J. Power Sources, 2025
1
증폭산물 서열분석 (Amplicon sequencing)과 표적 배양법(targeted cultivation)을 통한 새우 공생 및 양식 마이크로바이옴 연구
2
전생체(holobiont)적 관점의 멍게, 해삼, 새우의 미생물체(microbiome) 연구
3
호열성 COD/질산화 미생물 농화배양 외 2건
