본 연구실은 고성능 나노 다공성 소재의 개발과 계층적인 구조 제어를 통해 에너지 효율적이고 환경적으로 지속 가능한 다양한 응용 분야를 탐구하고 있습니다. 저희는 혁신적인 소재와 기술을 바탕으로 지속 가능한 미래 에너지 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다.

Our lab explores various energy-efficient and environmentally sustainable applications through the development of high-performance nanoporous materials and the control of hierarchical structures. We aim to provide sustainable future energy solutions based on innovative materials and technologies.

1. 소재 연구

저희 연구실은 다양한 기능성 소재의 합성 및 특성화에 관심이 있으며, 각 소재의 타겟 응용분야로의 특성을 향상시키고자 합니다.

Our lab is interested in the synthesis and characterization of various functional materials, aiming to enhance their properties for targeted application areas.

2. 구조 특성화

소재의 미세 구조와 물리적 특성을 정밀하게 분석하여 성능 향상을 위한 전략을 수립합니다.

We conduct precise analyses of materials' microstructures and physical properties to establish strategies for performance enhancement.

3. 소재 특성 분석

저희 연구실은 첨단 소재 특성 분석 장비(보유장비 현황)를 구축하여 소재의 물질 수송 메커니즘과 기능성을 심도 있게 연구하고 있습니다.

Our lab has established advanced material characterization equipment to conduct in-depth research on the transport mechanisms and functionality of materials.

4. 타겟 응용 분야

저희 연구실은 개발된 소재를 다양한 에너지, 환경, 자원 재활용 분야에 적용하여 실질적인 문제 해결에 기여하고자 합니다.

1. 분리 기술

증류와 같은 열 기반 분리 산업에서 사용되는 에너지는 전체 산업 부문에서 소비되는 총 에너지의 약 50%에 해당합니다. 이러한 분리 및 기타 대규모 응용 분야에서 증류를 보다 에너지 효율적인 방법으로 대체하면 에너지 비용을 최대 90%까지 절감하고, 연간 1억 톤의 이산화탄소 배출을 억제하며, 에너지 비용을 40억 달러 절약할 수 있을 것으로 추정됩니다. 우리 연구실은 에너지 및 환경 문제를 해결하기 위해 에너지 효율적인 멤브레인 기반 분리에 초점을 맞출 것입니다.

• 수소 분리: 탄화수소로부터의 수소 회수, 개질 공정에서의 수소 정제, 암모니아 퍼지로부터의 수소 제거, 그리고 합성가스 비율 조정.

• 이산화탄소 포집 및 제거: 천연가스 정제를 위한 이산화탄소/메탄/황화수소 분리, 발전소 및 산업 배출가스의 플루가스로부터의 이산화탄소/질소 분리, 합성가스, 석탄 또는 가스-화학 응용 분야를 위한 이산화탄소/수소 분리.

• 올레핀/파라핀 분리: 에틸렌/에탄 분리, 프로필렌/프로판 분리를 통해 고급 화학 제품 및 상품 생산.

2. 전기화학

재생 에너지의 활용은 현재의 에너지 부족 및 환경 문제를 해결하는 가장 효과적인 전략 중 하나입니다. 높은 에너지 효율과 산업적으로 적용 가능한 특성 세트를 달성하기 위해 새로운 에너지 소재의 개발이 필요합니다. 폴리머와 다공성 물질은 차세대 전기화학 응용 분야에서 큰 관심을 받고 있습니다. 특히, 우리 그룹은 고부자와 다공성 물질로 구성된 하이브리드 멤브레인 형태의 소재에 집중하고 있습니다. 에너지 응용 분야에서 멤브레인 구성 요소는 전자 전도를 크게 향상시켜 에너지 효율을 높이고, 이온 분리를 통해 에너지 장치의 안정성을 유지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

• 연료 전지, 수전해: 프로톤 교환 멤브레인, 음이온 교환 멤브레인

• 배터리: 분리막, 전해질

3. 촉매

다공성 물질은 메탄올 생산 및 산화 과정을 통한 바이오디젤 생산과 같은 화학 산업의 촉매 응용을 위한 유망한 후보입니다. 특히, 금속-유기 골격 구조(MOF)는 높은 비표면적을 가진 결정 구조로 촉매 반응에 유리하지만, 촉매 활성이 낮습니다. 우리 그룹은 금속-유기 골격 구조 내의 단위(금속 사이트 또는 유기 리간드)의 기능화를 통해 이종 촉매를 개발하는 데 집중하고 있습니다. 추가로, 배위적으로 불포화된 금속 사이트를 가진 금속-유기 골격 구조는 루이스 산성 촉매로 활용될 수 있습니다. 우리 연구실에서는 높은 촉매 성능과 안정성을 나타내는 다기능 촉매의 설계에 초점을 맞출 것입니다.

• 효소(생물)와 무기(화학) 소재: 플라스틱 분해