KIC News, Volume 20, No. 5, 2017
KIC News, Volume 20, No. 5, 2017 79
[약력]
1991-1995 서울대학교 화학공학과(공학사) 1995-1997 서울대학교 화학공학과(공학석사) 1997-2001 서울대학교 화학공학과(공학박사) 2001-2009 LG화학 기술연구원(팀장)
2009-2014 한국화학연구원(책임연구원)
2014-현재 서강대학교 화공생명공학과(조교수)
[연구분야]
•
불균일 나노촉매 및 저온 플라즈마를 활용한 메탄전환 반응
(partial oxidation to syngas, non-oxidative coupling to C2 chemicals)
•다층기공 구조의 제올라이트 촉매를 이용한 방향족화 반응(cyclotrimerization)
•규칙적 기공구조의 나노 촉매 개발(OMM-based catalysts)
•
가스액화기술(gas-to-liquids)
[관심 연구분야 소개] C1 가스로부터 기초화합물을 제조하는 나노촉매 기술
석유를 대체할 원료물질(feedstock)에 대한 연구를 집중적으로 수행하여 왔으며, 이 기술은 C1가스 리파 이너리(C1 gas refinery)라고 불리는 기술로서, 메탄 활성화(methane activation), [1,2] 방향족화 (aromatization), [3] 가스액화(gas-to-liquids), [4-8] 메탄올 및 DME 합성(methanol/DME synthesis), [9] 복합알코올 합성(higher alcohols synthesis), [10] 부분산화(partial oxidation) 기술[1,2] 등이 대표적 인 기술이다. C1 가스란 탄소수 1인 화합물로서, 메탄, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 의미한다. 이러한 기술 개발을 위해서, 다층기공구조 제올라이트(hierarchical zeolites), [3] 규칙적 기공구조 물질(ordered mesoporous materials), [11] 금속 혹은 금속산화물 나노입자(metal or metal oxide nanoparticles), 다공 성 탄소 소재, [4] 결정성 탄소 소재 등을 활용한 촉매 및 촉매 반응기술을 연구하고 있다.
<가스액화기술 성과: 나노채널 촉매>
<다양한 나노촉매 형상>
하 경 수(Kyoung-Su Ha)
서강대학교 화공생명공학과 조교수
서울시 마포구 백범로35 리찌과학관(R) 511호
E-mail: [email protected]
http://www.ksiec.or.kr
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공업화학 전망, 제20권 제5호, 2017
전환하고자 하는 물질 중 대표적인 것은 메탄과 같은 C1 물질인데, 메탄은 매우 안정적인 물질이어서 화 학전환이 용이하지 않아, 고온, 고압의 가혹한 반응조건이 필요하다. 가혹한 조건은 나노 결정의 촉매를 쉽 게 변형시키고 활성을 떨어뜨리므로, 이를 극복하기 위하여 규칙적인 메조기공구조의 촉매, 다층기공구조의 촉매와 같은 신촉매 기술을 개발하고 있다. 더불어, 높은 에너지를 저온에서 집적시키기 위하여 플라즈마 반 응기술을 연구하고 있는데, 이 플라즈마 기술은 수천도의 고온에서 발생하는 아크와는 달리 상온에 가까운 온도에서도 유전체 장벽 등의 방법을 이용하여 저온 플라즈마를 구현할 수 있으며, 이로써 효율적으로 메탄 을 활성화시키고, 다양하고 유용한 아세틸렌, 에틸렌, 에탄 화합물을 합성할 수 있다. 이 기술에 나노촉매 반 응기술을 접목시킴으로써 더 높은 선택도를 구현하는 것을 목표로 하고 있다.
<다층기공구조 나노 촉매>
<저온 플라즈마 메탄 전환>
[참고문헌]
1. D. Kim, J. Jeon, W. Lee, J. Lee, and K.-S. Ha, Effective suppression of deactivation by utilizing Ni-doped ordered mesoporous alumina-supported catalysts for the production of hydrogen and CO gas mixture from methane, International Journal of Hydrogen Energy (2017).
2. D. Kim, G.-A. Park, J. Lim, and K.-S. Ha, Effects of spatially restricted Ni nanocrystals within ordered mesopores on the production of syngas, Chemical Engineering Journal, 316, 1011-1025 (2017).
3. W. Lee, T. Lee, H.-G. Jang, S.J. Cho, J. Choi, and K.-S. Ha, Effects of hierarchical zeolites on aromatization of acetylene, Catalysis Today (2017).
4. K.-S. Ha, G. Kwak, K.-W. Jun, J. Hwang, and J. Lee, Ordered mesoporous carbon nanochannel reactors for high-performance Fischer-Tropsch synthesis, Chemical Communications, 49, 5141-5143 (2013).
5. K.-S. Ha, J.W. Bae, K.-J. Woo, and K.-W. Jun, Efficient Utilization of Greenhouse Gas in a Gas-to-Liquids Process Combined with Carbon Dioxide Reforming of Methane, Environmental Science & Technology, 44, 1412-1417 (2010).
6. C. Zhang, K.-W. Jun, K.-S. Ha, Y.-J. Lee, and S. C. Kang, Efficient Utilization of Greenhouse Gases in a Gas-to-Liquids Process Combined with CO2/Steam-Mixed Reforming and Fe-Based Fischer–Tropsch Synthesis, Environmental Science & Technology, 48, 8251-8257 (2014).
7. S.-H. Kang, J. W. Bae, J.-Y. Cheon, Y.-J. Lee, K.-S. Ha, K.-W. Jun, D.-H. Lee, and B.-W.
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