청정 촉매 소재 연구실(2025년 8월호)

지속가능한 미래를 향한 촉매 개발의 여정

Catalytic Materials for Renewable Energy (CMRE) 연구실은 2012년 한국과학기술연구원(KIST)에서 첫 걸음을 뗀 후, 2021년 서울대학교 화학과로 자리를 옮겨 활발한 연구를 이어 오고 있습니다. “지속 가능한 에너지 순환”이라는 대주제 아래, 화학적 촉매 반응을 기반으로 한 에너지 전환 및 저장 기술을 심층적으로 탐구하고 있으며, 현재까지도 해당 분야에서 국내외적으로 큰 주목을 받고 있습니다. 우리 연구실의 대표적인 연구 분야는 크게 네 가지 순환 (Cycle) 또는 반응 시스템을 중심으로 구성되어 있습니다. 첫 번째는 Carbon 순환(Carbon Cycle)으로, 이산화탄소를 전기화 학적으로 환원시켜 유용한 화합물로 전환하는 연구를 진행하고 있습니다. 두 번째는 Nitrogen 순환(Nitrogen Cycle)이며, 대기 중의 질소를 암모니아 등 화학적으로 가치 있는 물질로 전환 하기 위한 선택적 반응 메커니즘을 심도있게 파악하고 있습니 다. 세 번째는 바이오매스 전환(Biomass Conversion)으로, 지속 가능한 바이오 기반 물질로부터 고부가가치 화합물을 얻 기 위한 촉매 반응 경로를 개발하고 있습니다.

마지막으로, 수전해(Water Electrolysis) 분야에서는 수소 생산을 위한 고효율 촉매의 설계 및 반응 메커니즘 분석을 진행 중입니다. 특히 물의 산소 발생 반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)과 수소 발생 반응(HER, Hydrogen Evolution Reaction)에 대한 정밀한 반응 경로 분석을 통해, 전기 분해 기반 수소 생산의 효율성과 안정성을 동시에 확보하고자 합니다. 이러한 네 가지 분야의 연구들은 모두 구조-활성 상관관계 분석(Structure-Ac-tivity Relationship)을 기반으로, 분자 수준에서 반응 메커니즘 을 이해하고 효율적인 촉매 설계를 도모하는 데 목적을 두고 있습니다. 

서로 배움의 주체가 되는 실험실

현재 연구실은 박사후연구원 2명, 박사과정 3명, 석·박사 통합과정 13명, 석사과정 1명 등 총 19명의 연구원이 활발히 연구에 참여하고 있으며, 학기 중에는 학부 연구생도 함께 소속되어 실험실의 일원으로 활동하고 있습니다. CMRE 연구실의 가장 큰 장점 중 하나는 자유롭고 수평적인 분위기입니다. 모든 구성원이 서로를 ‘선생님’처럼 존중하며 의견을 교환하고, 활발한 토론 속에서 공동의 지성을 발휘 하는 문화가 정착되어 있습니다. 지도 교수이신 황윤정 교수님께서는 “훌륭한 인재가 될 학생들에게 도움이 되는 인생의 멘토가 되는 것”을 연구실 운영 철학으로 삼고 계시며, 단지 과학적 결과를 추구하는 것을 넘어 학생들의 성장과 배움을 위한 진정한 동반자가 되고자 하십니다. 정기적으로 그룹 미팅, 소주제 세미나, 논문 리뷰 세션을 통해 서로의 연구를 나누고 피드백을 주고받는 과정 속에서, 우리는 각자의 주제를 넘어서 하나의 공동체로서 함께 성장하고 있음을 느낍니다. 

실험실 밖에서도 함께 걷는 길

연구실에서는 학문적인 성장뿐 아니라, 사람 간의 유대감도 매우 중요하게 여깁니다. 매년 봄 또는 가을에는 전체 워크샵 (MT)을 통해 연구실 구성원 간의 친목을 다지며, 수려한 자연 속에서 연구의 피로를 잠시 내려놓고 서로의 일상과 고민을 나누는 시간을 가집니다. 연구실 내 누구도 배제되지 않고 모두가 편안하게 지낼 수 있는 따뜻한 분위기가 CMRE의 큰 자랑거리 입니다.

특히 우리 연구실은 여가 시간에도 자발적으로 모여 다양한 활동을 함께하는 문화가 잘 자리 잡고 있습니다. 등산, 스키, 러닝, 자전거 타기, 풋살 같은 야외 활동부터 공연 관람, 축구 관람 같은 문화 생활까지 취향에 따라 다양하게 즐기고 있으며, 방 탈출이나 인형 뽑기, 뜨개질처럼 조금은 엉뚱하고 특별한 취미를 공유하기도 합니다. 때로는 여행을 떠나기도 하고, 맛집을 찾아 다니며 일상 속 소소한 즐거움을 나누기도 합니다. 이러한 활동은 단순한 ‘모임’을 넘어서, 연구실 구성원 간의 수평적인 소통과 진정한 팀워크를 가능하게 하는 중요한 기반이 되어주고 있습니다. 서로의 취향과 개성을 존중하며 함께 시간을 보내는 이 따뜻한 분위기 덕분에, 실험실은 어느새 ‘연구 실 그 이상’의 공간이 되고 있습니다. 

세계 속으로 뻗어나가는 연구실

우리 실험실은 국내외 학회 활동에도 매우 적극적입니다. 2024년에는 춘·추계 전기화학회, 대한화학회, 화학공학회 등 다양한 국내 학회뿐 아니라, 미국 하와이에서 열린 PRiME 2024 국제학회에도 참석하여 활발한 연구 교류를 진행하였습니다. 2025년 춘계 전기화학회에서도 최신 연구 결과를 발표하며 학계의 주목을 받았습니다. 학생들은 이러한 활동을 통해 다른 연구자들과 교류하고, 최신 연구 동향을 빠르게 습득할 수 있는 기회를 얻습니다. 교수님께서도 연구실 구성원들의 학문적 네트워크 형성과 글로벌 마인드 함양을 매우 중요하게 여기시며, 학회 참여를 전폭적으로 지원하고 계십니다. 

함께 만든 오늘, 함께 꿈꾸는 내일

CMRE 연구실은 지난 10여 년 간 차근차근 축적해온 연구 성과와 더불어, 앞으로도 재생 가능한 에너지와 환경문제 해결 을 위한 도전적인 연구를 지속할 예정입니다. 구성원 간의 활 발한 지적 교류와 따뜻한 관계는 우리 연구실이 자랑하는 가장 큰 원동력입니다. “우리는 개인이 아닌 팀으로 성장한다”는 믿음을 바탕으로, 우리 연구실의 모든 구성원이 자신의 역량을 발휘하고, 서로의 길에 멘토가 되어주는 공동체로서 오래도록 이어지기를 기대해 봅니다.