권오중 교수

연료전지 및 수전해용 귀금속 촉매의 내구성 저하와 용출 문제를 해결하기 위해 금속 및 합금 나노입자를 탄소 껍질로 캡슐화하여 안정성과 선택적 반응물 투과성을 확보하는 연구를 수행하고 있습니다. 핵심 기술로 레이저 열처리 기반 고속-정밀 캡슐화 기술과 폴리아닐린 담지체를 활용한 탄소쉘 형성 기술을 개발했으며, 탄소 껍질의 두께를 정밀하게 제어함으로써 PtM, NiCo, Pt-Pd 등 코어@쉘 구조의 금속 합금 촉매를 합성했습니다. 화학적·물리적 기능성을 부여한 탄소 껍질을 통해 반응물을 선택적으로 투과시키는 촉매 설계 기술도 확립했습니다. 이러한 기술은 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 수소극 및 공기극 촉매, 직접메탄올연료전지(DMFC), 비귀금속계 촉매 기반 직접 요소수 연료전지, 발전용 고내구 카본쉘 백금합금 촉매 개발에 적용되고 있습니다. 전기화학 반응을 위한 금속 나노 입자의 탄소 캡슐화 연구 과제를 총 예산 약 7.3억원 규모로 다년도 수행했으며, 레이저 열처리 기반 고속-정밀 탄소 캡슐화 기술 연구도 진행했습니다. 탄소쉘 캡슐화 관련 논문을 다수 발표했고, 금속-아닐린 착물 기반 탄소쉘 금속 촉매 관련 특허도 다수 확보했습니다.

그린수소 생산을 위한 PEM 고분자전해질 및 AEM 음이온교환막 수전해 시스템에서 촉매 성능과 내구성을 향상시키고 수소 크로스오버 등 안전성 이슈를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 핵심 기술로 In-situ 가스크로마토그래피를 활용하여 수소 크로스오버를 정량적으로 측정하는 기술을 개발했으며, 반응물 선택 특성을 제어할 수 있는 탄소쉘 기반 이리듐 촉매와 양기능성 NiCo 촉매를 설계했습니다. 고내구성 수소산화반응(HOR) 백금 촉매와 다상계 계면 전달현상을 개선하여 전해셀 성능을 향상시키는 기술도 함께 연구하고 있습니다. 이러한 성과는 PEM 수전해 시스템을 활용한 그린수소 생산, AEM 및 요소 수전해 시스템, 직접 수전해용 음극 촉매 개발에 적용되고 있습니다. 가스 크로마토그래피를 활용한 수소 크로스오버 연구는 예산 약 8,400만원 규모로 2차년도까지 수행했으며, 이리듐 촉매, NiCo 촉매, 금속 촉매 개발을 위한 다수의 수전해 촉매 과제를 수행했습니다.

이차전지 폐스크랩인 블랙파우더로부터 고순도 리튬계 양극재 원료를 회수하는 친환경 자원순환 공정과, 반도체·디스플레이·PCB 등 정밀 배선을 위한 전기화학적 도금 기술을 함께 연구하고 있습니다. 핵심 기술로 블랙파우더로부터 순도 99% 이상의 리튬계 양극재 원료를 2kg batch급으로 제조하는 신공법을 개발했으며, 리튬금속전지용 다공성 구리 전극과 폴리아닐린 씨앗층 기반 구리 전해도금 기술도 확립했습니다. 초미세 고신뢰성 배선을 위한 Any layer Multi-flexible PCB 친환경 일괄 도금 기술과, 무전해 도금을 위한 초음파 보조 팔라듐 활성화 공정도 개발했습니다. 이러한 기술은 리튬이온 및 리튬금속전지의 양극재 원료와 전극 소재, 폐배터리 자원순환 및 리사이클링, 반도체와 디스플레이의 정밀 배선(COF, PCB) 도금 공정에 적용되고 있습니다. 이차전지 스크랩 리튬계 양극재 원료화 과제를 2kg batch급 제조기술 기준으로 다회 반복 수행했으며 총 누적 예산은 약 2.4억원 이상입니다. 웨어러블 기기용 12층 배선 친환경 일괄 도금 기술 개발 과제를 각 5천만원 규모로 3회 수행했고, UHD 디스플레이용 COF 핵심소재 개발 과제도 2회 수행했습니다.