[연구자 요약] 기초과학연구원 다차원 탄소재료 연구단 김용철 연구원은 액체 금속 촉매를 활용한 다이아몬드 및 그래핀 합성 공정과 메탄 열분해 기반 수소 생산 기술을 연구합니다.

직책

연구원

재직 상태

재직 중

소속기관

기초과학연구원 (다차원 탄소재료 연구단)

연구 분야

액체 금속 촉매 기반 탄소 동소체 합성 및 메탄 열분해 기술: 상압 조건에서 다이아몬드를 성장시키고 탄화수소 전구체 기반 그래핀 성장 반응 동역학을 규명하며 메탄 열분해를 통한 수소 생산 메커니즘을 분석하는 연구를 수행합니다. 갈륨-철-니켈(Ga-Fe-Ni) 등 액체 금속 촉매를 활용하여 기존 고온·고압 조건의 한계를 극복하고 상압 환경에서 고품질 탄소 동소체를 정밀하게 합성하는 공정 기술을 확보했습니다. 구리(Cu(111)) 포일 상에서 탄화수소 전구체의 거동과 그래핀 성장 동역학을 제어하여 결함을 최소화하는 반응 메커니즘을 구현하고, 메탄 열분해 반응 제어를 통해 탄소 침적과 반응 효율을 최적화하는 수소 생성 경로를 도출했습니다. 연구 결과는 다이아몬드 소재 합성 공정과 그래핀 기반 전자·재료 소자 제작에 활용되며, 온실가스를 배출하지 않는 청정 수소 생산 시스템 구축에 적용됩니다. 주요 성과로 Nature(2024), Angewandte Chemie International Edition(2024), ChemCatChem(2025) 등 국제 학술지에 논문 3편을 게재하여 기술적 성과를 입증했습니다.

연구자 링크

https://pr.ibs.re.kr/browse-researcher?filter=130101G556

중요 키워드

촉매 반응 제어, 액체 금속 촉매, 탄소 동소체, 수소 생산, 청정 수소 생산, 상압 다이아몬드 성장, 기초과학연구원, 전자재료 소자, 반응 동역학, 김용철, 탄화수소 전구체, 그래핀 성장, 다이아몬드 합성, 메탄 열분해, 다차원 탄소재료, 액체 금속 촉매 기반 탄소 동소체 합성 및 메탄 열분해 기술, 상압 조건에서 다이아몬드를 성장시키고 탄화수소 전구체 기반 그래핀 성장 반응 동역학을 규명하며 메탄 열분해를 통한 수소 생산 메커니즘을 분석하는 연구를 수행합니다. 갈륨-철-니켈(Ga-Fe-Ni) 등 액체 금속 촉매를 활용하여 기존 고온·고압 조건의 한계를 극복하고 상압 환경에서 고품질 탄소 동소체를 정밀하게 합성하는 공정 기술을 확보했습니다. 구리(Cu(111)) 포일 상에서 탄화수소 전구체의 거동과 그래핀 성장 동역학을 제어하여 결함을 최소화하는 반응 메커니즘을 구현하고, 메탄 열분해 반응 제어를 통해 탄소 침적과 반응 효율을 최적화하는 수소 생성 경로를 도출했습니다. 연구 결과는 다이아몬드 소재 합성 공정과 그래핀 기반 전자·재료 소자 제작에 활용되며, 온실가스를 배출하지 않는 청정 수소 생산 시스템 구축에 적용됩니다. 주요 성과로 Nature(2024), Angewandte Chemie International Edition(2024), ChemCatChem(2025) 등 국제 학술지에 논문 3편을 게재하여 기술적 성과를 입증했습니다.