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오늘날 화학 공정은 점점 복잡해지고 있으며, 효율성, 안전성 그리고 지속가능성을 동시에 확보하는 기술이 중요해지고 있습니다. 본 연구실은 이러한 흐름에 맞추어 연속 흐름(continuous flow) 공정과 미세 유체(microfluidics) 기술을 기반으로 한 유기 합성 반응 시스템을 연구하고 있습니다.
지금까지 화학 반응은 주로 회분식(batch) 공정을 중심으로 수행되어 왔습니다. 회분식 반응기는 구성이 비교적 단순하여 반응 시스템을 쉽게 구축할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 반응 규모가 커질수록 열 및 물질 전달 효율이 저하되며, 반응기 내 시약의 양이 증가함에 따라 공정 안전성 확보가 어려워진다는 단점이 있습니다. 특히 발열 반응이나 가스 발생 반응의 경우, 열 축적 및 압력 증가로 인해 폭발 위험이 존재하는 한계가 있습니다.
이에 반해 연속 흐름 공정은 미세 채널 구조에서 시약이 연속적으로 주입 및 소모되기 때문에 균일한 반응을 수행할 수 있으며, 열 및 물질 전달 효율이 우수하다는 장점이 있습니다. 또한 소량의 물질이 연속적으로 반응하기 때문에 유해 물질의 축적을 최소화 할 수 있으며, 독성이나 폭발성 중간체를 반응 과정에서 바로 사용하기 때문에 공정 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
최근 이러한 장점을 가지는 연속 흐름 반응기, 미세 유체 반응기 그리고 정밀 공정 제어 기술이 주목 받고 있으며, 이를 통해 반응의 효율성과 공정 안정성을 향상 시키는 연구가 진행되고 있습니다.


본 연구실에서는 유기화학을 기반으로 다양한 합성 연구를 수행하고 있으며, 반응 시스템과 공정 기술을 융합한 연구를 진행하고 있습니다. 주요 연구 분야로는 Pd, Rh, Ru 촉매를 활용한 유기금속 반응, 바이오매스 유래 물질을 기반으로 한 연료 및 고부가가치 화합물 합성, 그리고 전기에너지를 활용하여 산화·환원제 사용을 최소화하는 전기화학적 유기합성이 있습니다.
미세화학반응기의 설계 및 제작 기술을 바탕으로 반응 특성에 적합한 반응 시스템을 구축하고 있으며, 반응 시간, 온도, 유량 등을 정밀하게 제어하여 재현성 있는 반응 결과를 확보하고 있습니다. 또한, 서로 다른 상이 동시에 존재하는 복합 반응 환경을 연속흐름 공정에 적용하고, 고체 촉매까지 포함한 시스템에서도 안정적인 반응이 이루어질 수 있도록 설계하는 연구를 수행하고 있습니다.
최근에는 원유 기반 자원을 대체할 수 있는 지속가능한 원료 개발의 중요성이 증가함에 따라, 목재 및 농업 부산물 등에서 유래한 바이오매스를 활용하여 고부가가치 화합물로 전환하는 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 연속흐름 공정을 적용함으로써 반응 효율을 높이고 공정의 안전성과 확장 가능성을 동시에 확보하고자 합니다. 또한, 전기화학적 유기합성을 연속 흐름 시스템에 접목하여 기존 반응 공정을 대체할 수 있는 새로운 반응기 설계 및 제작 기술을 연구하고 있습니다. 전기에너지를 반응 구동력으로 활용함으로써 화학적 산화제 및 환원제의 사용을 줄이고, 폐기물 발생을 최소화하는 친환경 공정을 구축하고 있습니다. 아울러, 전극 간 거리와 반응기 구조를 정밀하게 설계하여 전류 분포를 균일하게 유지하고, 부반응을 억제하는 방향으로 연구를 수행하고 있습니다.
이와 함께, 유기화학 및 미세화학 기반 반응 연구를 통해 천연물 유도체, 의·약학 중간체, 정밀화학 제품 및 기능성 분자를 합성하고 있으며, NMR, GC-MS 및 FT-IR 등의 분석 장비를 활용하여 생성물의 구조 및 조성을 정밀하게 분석하고 공정 최적화에대한 연구를 수행하고 있습니다.
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