전 세계는 기후 온난화의 주요 원인인 온실가스 배출을 줄이기 위해 넷 제로(Net-zero)를 선언하고, 이를 실현하기 위해 친환경 에너지의 보급과 관련 기술 및 산업 발전에 역량을 집중하고 있다. 수소&에너지 소재 연구실은 금속과 수소 (경량원소) 간의 반응을 관찰하고 이해하는 것에서 출발하여, 창의적인 소재 개발 방법론 (Design Rule)을 도출하는 것을 목표로 한다. 이를 통해 금속과 수소 및 기타 경량 원소 간의 반응을 정밀하게 제어하여, 기존 에너지 소재의 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 소재를 개발하고자 한다.

일반적으로 수소의 금속 내부로의 확산을 통해 금속수소화물 (Metal-hydrides)을 합성한다. 본 연구실은 높은 수소분위기에서 금속 결정을 성장시는 혁신적인 합성 방법론을 제안하여, 새로운 결정 구조와 물성을 가진 준안정상 금속 수소화물을 개발했다. 방사화학(Radiation Chemistry)에 기반한 새로운 방법론의 확장을 목표로 다양한 금속 수소화물 신소재를 개발하는 기초 연구를 진행하고 있다. 이를 통해 금속 수소화물의 주요 응용 분야인 고체 수소저장시스템 (Solid-state Hydrogen Storage System) 및 초전도체 분야에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대한다.

친환경 수소 에너지의 범용적 활용을 위해서는 대용량의 수소를 안전하게 저장하는 원천 기술 개발이 필수적이다. 본 연구실은 다양한 실시간 분석기술 (In-situ Characterization Methods)을 활용하여 수소를 가장 안전하게 저장할 수 있는 고체 수소저장시스템에 사용되는 금속 소재와 수소의 반응을 관찰하고 이해하는 연구를 수행한다. 이러한 연구를 통해 차세대 수소저장 소재 개발을 위한 디자인 룰 (Design Rule)을 제안하며, 궁극적으로 수소에너지 저장을 위한 금속수소화물 신소재 개발에 적극 활용될 것으로 전망된다.

반응 환경에서의 변화를 실시간으로 관찰하는 것은 소재의 형성 원리를 이해하고, 이를 통해 반응을 제어할 핵심 정보를 얻는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구실은 최신의 실시간 분석 기술 (In-situ Electron microscopy / In-situ X-ray / In-situ XPS 등)을 활용하여 다양한 에너지 소재가 반응 환경(액체, 기체, 가열)에서 변화하는 과정을 원자 단위에서 벌크 스케일까지 관찰하는 연구를 수행한다.