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저희 연구실은 CO₂ 포집·분리·활용을 아우르는 탄소 순환 전반의 기술들을 연구합니다. 공기 및 배기가스 CO₂ 포집, 전기화학적 CO₂ 전환뿐만 아니라 핵심 광물 분리와 수전해 등 탄소중립과 연관된 기반 기술도 함께 다룹니다. 탄소중립 기술의 본질적 확장성을 중요하게 고려하며 실제 산업 규모로 이어질 수 있는 포텐셜을 지닌 소재와 시스템 설계를 지향합니다. 그 예로 값비싼 팬 기반 공기포집기를 대체하는 자연 바람을 활용한 CO₂ 포집 기술, 수소 에너지 및 리독스 배터리 기술과의 융합을 통한 고효율 CO₂ 흡수제 재생 시스템 등 다양한 창의적·융합적 접근을 추구하고 있습니다. 또한 다양한 in situ 분광학 기법을 활용해 CO₂ 포집제와 촉매의 작동 중 화학 변화를 실시간으로 규명하고 이러한 이해를 바탕으로 새로운 소재와 시스템을 설계합니다. 이를 통해 기존 기술의 한계를 넘어서는 솔루션을 제시하고 국제 협력과 세계적 연구 성과를 기반으로 다양한 사회적 가치를 창출하는 지속가능한 기술을 개발하고자 합니다.
We develop technologies across the entire carbon cycle, spanning CO₂ capture, separation, and utilization. Our research includes direct air and flue-gas CO₂ capture, electrochemical CO₂ conversion, as well as enabling areas related to carbon neutrality such as critical mineral separation and water electrolysis. We place strong emphasis on the inherent scalability of carbon-neutral technologies and focus on designing materials and systems with clear potential for industrial-scale deployment. Examples include passive CO₂ capture systems driven by natural wind to replace energy-intensive fan-based air contactors, and highly efficient sorbent regeneration systems that integrate hydrogen energy and redox battery concepts through creative and convergent approaches. We also employ a range of in situ spectroscopic techniques to probe the real-time chemical evolution of CO₂ sorbents and catalysts under operating conditions. These fundamental insights guide the design of new materials and systems that overcome existing limitations. Through international collaborations and high-impact research, we aim to translate scientific discoveries into technologies with meaningful societal impact.
Major research field
CO₂ 포집, CO₂ 전환, 수소, 물 전기분해 / CO₂ capture, CO₂ conversion, Hydrogen, Water electrolysis
Desired field of research
핵심 광물 분리, 탄소 중립 연료 합성 / Critical mineral separation, Air-to-fuel synthesis
Research Publications
· Nature Chemical Engineering (cover article), Passive direct air capture via evaporative carbonate crystallization, D. Kim*; S. Liu*; T. Devasagayam; R. K. Miao; Y. Gao; J. Kim; H. S. Kim; K. Golovin; T. Scheidt; D. Sinton†, 2025-11.
· J. Am. Chem. Soc., Acid-stable Cu cluster precatalysts enable high energy and carbon efficiency in CO2 electroreduction, D. Kim*; S. Park*; J. Lee*; Y. Chen*; F. Li; J. Kim; Y. Bai; H. H. Huang; S. Liu; E. D. Jung; B. Lee; P. Papangelakis; W. Ni; T. Alkayyali; R. K. Miao; P. Li; Y. Liang; A. S. Zeraati; R. Dorakhan; D. M. Meira; Y. Chen; D. Sinton†; M. Zhong†; E. H. Sargent† 2024-09.
· Nature Chemical Engineering, Redox-decoupled electrolysis for direct air capture of CO2, S. Liu*; Y. Xiao*; D. Kim*; Z. Guo*; E. Grignon*; Y. Li; I. Munro; J. Edwards; J. Zhang; J. Liu; P. Papangelakis; Y. Che; H. S. Lee; F. Li; P. Sarma; J. Zhu; Q. Wang; C. Wang; T. Scheidt; R. K. Miao†; D. Seferos†; Y. Xu†; D. Sinton†, 2026 (accepted).
Patents
· CLUSTER CATALYSTS FOR THE ELECTROREDUCTION OF CARBON MONOXIDE AND/OR CARBON DIOXIDE TO MULTICARBON PRODUCTS, SARGENT, Edward H.; KIM, Dongha; PARK, Sungjin, 2023.
· CRYSTALLIZER DEVICES AND RELATED SYSTEMS AND METHODS FOR DIRECT AIR CAPTURE OF CO2, SINTON, Dave; KIM, Dongha; LIU, Shijie, 2025.
국가과학기술표준분류
- EF. 에너지/자원
- EF99. 기타 에너지자원
- EF9999. 달리 분류되지 않는 에너지/자원




