장혜영 교수

기후 위기 대응을 위한 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 일환으로, 온실가스인 이산화탄소를 플라스틱 및 정밀화학 원료로 전환하는 연구를 수행하고 있습니다. 판상 구조의 Zn-gallate(아연-갈산) 촉매와 Cu/Ir-triNHC 촉매를 설계하여, 원자 수준의 얇은 박막 형태로 제작함으로써 반응 활성 부위를 극대화하는 촉매 구조 설계 기술을 확립했습니다. 초박막 형태의 촉매는 표면 노출 활성점의 비율을 크게 높여 이산화탄소와 프로필렌 옥사이드의 공중합 반응 효율을 개선했으며, 기존 촉매 대비 20배 높은 활성(8.8 kg/g-Zn)을 달성했습니다. 개발된 촉매 기술은 친환경 폴리카보네이트(PPC) 생산, 이산화탄소 기반 폴리올 생산, CO2-에폭사이드 공중합체 소재 개발에 적용되고 있으며, 현재 TRL 4-5 수준의 기술 성숙도를 확보하고 있습니다. 관련 연구 성과는 Zn-gallate catalyzed synthesis of high performance CO2-polymers(Journal of CO2 Utilization, 2025), Ultrathin Zn-Gallate Catalyst in CO2 and Propylene Oxide(ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024), CO2 fixation by dual-function Cu(triNHC) catalysts(ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022)에 발표되었습니다.

재활용이 어려운 폐플라스틱(PET, PBT)과 바이오매스 부산물인 글리세롤을 화학적으로 분해하여 유용한 연료 및 원료로 재자원화하는 연구를 수행하고 있습니다. Ir(triNHC) 촉매를 이용해 폐PET로부터 젖산(Lactic Acid)과 수소를 동시에 생산하는 촉매 반응 시스템을 개발했으며, 촉매의 이중 기능성을 활용해 고분자 사슬 분해와 수소 발생 반응을 하나의 공정에서 구현했습니다. 바이오매스 부산물인 글리세롤 전환 반응에도 동일한 촉매 설계 원리를 적용하여 폐자원 전반의 화학적 재자원화 가능성을 확장하고 있습니다. 이 기술은 생분해성 플라스틱 원료 생산과 수소 에너지원 확보에 적용되고 있으며, 폐자원 순환과 청정 에너지 생산을 동시에 달성할 수 있는 방안으로 활용되고 있습니다. 관련 연구는 Ir(triNHC)-Catalyzed Upcycling of Waste PET for Lactic Acid Production(Angewandte Chemie International Edition, 2024)에 발표되었으며, 해당 논문은 표지 논문으로 선정되었습니다.

신약 및 정밀화학 제품의 핵심 중간체인 카이랄 화합물과 헤테로고리 화합물을 효율적으로 합성하는 연구를 수행하고 있습니다. 구리(Cu) 촉매를 이용해 황 화합물(Sulfinates) 및 트리아졸(Triazole) 화합물의 합성 메커니즘을 규명하고 반응 조건을 최적화하는 기술을 확립했으며, 불안정한 술피닐 라디칼(sulfinyl radical)의 호기성 형성 반응 경로를 밝혀냈습니다. 개발된 합성 기술은 신약 합성용 중간체 및 정밀화학 원료 생산에 적용되고 있습니다. 관련 연구 성과는 Copper-catalyzed aerobic formation of unstable sulfinyl radicals(Advanced Synthesis & Catalysis, 2016)에 발표되었으며, 구리 촉매 화합물과 이를 이용한 트리아졸 화합물 제조 방법에 대해 특허(등록번호 10-1458094-0000)를 등록했습니다.