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LSMP

울산대학교 화학공학부

이찬현 교수

Zeolite Adsorbents

CO2 Adsorption

Catalytic Reforming

LSMP

화학공학부 이찬현

LSMP(분리소재 및 공정 연구실)는 환경 문제의 심각성에 대응하고 차세대 청정에너지 사회로의 전환을 가속화하기 위해 다양한 분리기술을 연구하고 있습니다. 본 연구실은 고성능 고체 흡착제와 금속 복합 분리막 소재를 직접 합성하고, 이를 활용한 혁신적 분리공정의 설계 및 최적화에 중점을 두고 있습니다. 이를 통해 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 및 고순도 수소 생산 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 고분자 전구체의 탄화 과정을 통한 다공성 탄소 흡착제 합성, 금속 산화물 및 복염 기반 고온 CO2 흡착제 개발, FCC/BCC 구조의 금속 복합막 제조 등 다양한 소재 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 소재들은 압력 변동형 흡착(PSA), 분리막 반응기, 흡착-강화 반응(SER) 등 첨단 분리공정에 적용되어, 온실가스 저감과 청정에너지 생산의 효율성을 극대화하고 있습니다. 또한, LSMP 연구실은 실험적 연구와 더불어 전산화학(DFT) 계산, 표면 개질 및 기능화, 흡착제 적층 구조 최적화 등 다각적인 연구 방법론을 도입하고 있습니다. 이를 통해 소재의 미세구조와 표면 특성을 정밀하게 제어하고, 기체-표면 상호작용을 심층적으로 분석하여, 분리공정의 성능을 획기적으로 향상시키고 있습니다. 이외에도, 폐플라스틱 업사이클링을 통한 친환경 소재 개발, 산업 현장 맞춤형 분리공정 설계, 고순도 수소 생산 및 저장 시스템 구축 등 다양한 응용 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 국내외 특허 출원, 학술 논문 발표, 산학연 협력 프로젝트 등으로 이어지며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 실용적 기술로 발전하고 있습니다. LSMP 연구실은 앞으로도 지속적인 소재 혁신과 공정 최적화를 통해, 탄소중립 및 청정에너지 사회 실현에 기여하는 세계적 수준의 연구를 이어갈 것입니다.

Zeolite Adsorbents
CO2 Adsorption
Catalytic Reforming
고성능 다공성 탄소 흡착제 및 금속 분리막 소재 개발
LSMP 연구실은 환경 문제 해결과 청정 에너지 사회로의 전환을 위해 고성능 다공성 탄소 흡착제와 금속 분리막 소재 개발에 집중하고 있습니다. 이 연구는 고분자 전구체의 탄화 과정을 통해 균일한 기공 구조를 갖는 다공성 탄소를 합성하고, 이를 다양한 흡착 및 분리 공정에 적용하는 것을 목표로 합니다. 특히, 폐플라스틱의 업사이클링을 통해 환경적 가치를 높이고, CH4 및 CO2와 같은 온실가스의 효율적 포집 및 제거를 실현하고 있습니다. 이러한 다공성 탄소 흡착제는 높은 BET 표면적과 미세기공 부피를 바탕으로, 압력 변동형 흡착(PSA) 공정 등 다양한 산업 공정에서 우수한 성능을 발휘합니다. 또한, 금속 분리막(특히 FCC/BCC 구조의 복합막)은 수소 분리 및 정제에 탁월한 특성을 보이며, 연료전지용 고순도 수소 생산 및 수소 저장 화학물질 합성 등 차세대 에너지 시스템에 적용되고 있습니다. 분리막의 촉매층 설계와 표면 개질을 통해 투과도와 선택도를 극대화하는 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 소재 개발 연구는 실험적 접근과 더불어, 전산화학(DFT) 계산을 통한 기공 내 기체-표면 상호작용 분석, 다양한 표면 개질 기법 적용 등 다각적인 방법론을 활용하고 있습니다. 이를 통해 환경 친화적이고 경제적인 흡착제 및 분리막 소재를 개발함으로써, 온실가스 저감과 청정에너지 생산에 기여하고 있습니다.
이산화탄소 포집·활용 및 고순도 수소 생산을 위한 혁신적 분리공정 설계
LSMP 연구실은 이산화탄소 포집·활용(CCU/CCUS)과 고순도 수소 생산을 위한 혁신적인 분리공정의 설계 및 최적화에 주력하고 있습니다. Sorption-enhanced reaction, Reactive-separation process, 흡착탑 적층 구조 최적화 등 다양한 분리공정 기술을 개발하여, 산업 현장에서 발생하는 온실가스의 효과적인 저감과 청정 에너지 생산을 동시에 달성하고자 합니다. 특히, 고온에서 작동 가능한 고체 흡착제 및 촉매-흡착제 복합체를 활용하여, 배가스 내 이산화탄소의 직접적이고 신속한 제거가 가능하도록 공정을 설계합니다. 이러한 고온 CO2 흡착제는 빠른 흡착/탈착 속도와 우수한 반복 안정성을 갖추고 있어, 대규모 산업 공정에 적용이 용이합니다. 또한, 수소 생산 공정에서는 흡착-강화 반응(SER)과 분리막 반응기 기술을 결합하여, 고순도 수소와 합성가스의 동시 생산 및 에너지 효율 극대화를 실현하고 있습니다. 이와 더불어, 분리공정의 각 단계별 소재 선택, 흡착제 적층 및 배열 최적화, 공정 조건의 정밀 제어 등 시스템 전체의 효율 향상을 위한 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 통합적 접근을 통해, LSMP 연구실은 탄소중립 및 청정에너지 사회 실현을 위한 핵심 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다.
1
Chemical Surface Modification of cPVC-derived porous carbons to enhance CO2 and CH4 adsorption performances for H2 purification
P.U. Do, J.H. Park, H.U. Kim, C.H. Lee
Int. J. Hydrogen Energy, 2025
2
Enhancing gas sensor performance based on polythiophene film with surface functionalized porous carbon
M. Hong, P.U. Do, C.H. Lee, Y.D. Park
Appl. Surf. Sci., 2025
3
Optimizing KOH/cPVC ratios for improved CH4 and CO2 adsorption capacities of porous carbon adsorbents
P.U. Do, K. Kim, B.-H. Kim, C.H. Lee
Chem. Mater., 2025
1
지역기업 애로기술 해결과제 "고성능 온실가스 흡착제 개발을 통한 저탄소 수소 생산 공정 구현" (울산경남 지역혁신플랫폼 저탄소그린에너지 사업단, 2024.05-2025.01), 과제책임자
2024년 05월 ~ 2025년
2
온사이트(on-site) 수소 생산 촉매 기술 개발 (울산경남 지역혁신플랫폼 저탄소그린에너지 사업단, 2023.04-2025.01), 공동연구원
2023년 04월 ~ 2025년
3
분리막 이용 저압 저온 암모니아 생산 가능성 연구 (한국에너지기술연구원, 2024.12-2024.12), 과제책임자
2024년 12월 ~ 2024년 12월