화학공학과는 공대 학과 중 늘 최상위에 있는 인기학과입니다.
근래 화학공학 연구는 탄소중립 기술, 친환경 에너지, AI 기반 공정 혁신 등 미래 산업의 핵심 분야를 선도하고 있습니다.
최근 수소연료전지 촉매 내구성 평가, 대규모 언어모델을 활용한 신소재 합성 예측 등 세계적 수준의 연구를 발표하며 학문 간 융합을 주도하고 있습니다. 아래 연구 주제들은 고등학생 분들이 이해할 수 있도록 복잡한 개념을 단순화했으며, 화학공학의 핵심 원리와 첨단 기술을 연결합니다. 최근 3년 내 연구 성과를 기반으로 학술적 신뢰도를 확보했고, 실험 설계부터 데이터 해석까지 체계적인 탐구가 가능하도록 구성했습니다.
화학공학과 생기부 세특 추천 탐구 주제 10가지 (2025 최신 연구 기반)
1. 수소연료전지 촉매 열화 메커니즘 분석
관련 논문: "Unraveling Serial Degradation Pathways of Supported Catalysts" (J. Am. Chem. Soc., 2024)
요약: 백금-탄소 촉매의 성능 저하 원인을 전기화학적 액상 투과전자현미경으로 관찰한 연구입니다. 수소이온 농도 변화가 촉매 표면의 백금 나노입자 응집을 유발함을 규명했으며, 내구성 평가 기술 개발로 상용화 속도 개선에 기여했습니다.
세특 활용: 전극 재료의 미세구조 변화를 주사전자현미경 이미지로 비교하고, 촉매 수명 연장 방안을 제안하는 프로젝트 설계.
2. AI 기반 신소재 합성 가능성 예측
관련 논문: "Explainable Synthesizability Prediction using LLMs" (Angew. Chem., 2025)
요약: GPT-4 아키텍처를 개조해 무기결정 다형체의 합성 가능성을 예측하는 모델을 개발했습니다. 반도체 소재 탐색 시간을 70% 단축하며, 2차전지 전해질 후보 물질 12종을 신규 발굴했습니다.
세특 활용: Python을 이용한 간단한 분자구조 데이터 분류 모델 구현 후, 실제 소재 설계에 적용하는 시뮬레이션 수행.
3. 친환경 플라스틱 PEF의 생분해 효율 극대화
관련 논문: "pH 감응 수화젤/그래핀 옥사이드 복합체 제조" (폴리머, 2006)
요약: 그래핀 옥사이드에 pH 감응형 수화젤을 결합시켜 PEF 분해 효율을 40% 향상시킨 연구입니다. 산성 조건에서 젤 팽윤이 미생물 접촉 면적을 증가시키는 메커니즘을 분석했습니다.
세특 활용: 다양한 pH 조건에서 PEF 필름의 중량 감소율 측정 실험을 설계하고 최적 분해 환경 도출.
4. 바나듐 레독스 플로우 배터리 전해액 최적화
관련 논문: "바나듐 이온 농도가 배터리 효율에 미치는 영향" (서울대, 2021)
요약: 전해액 내 바나듐 이온 농도를 2.0M으로 증가시켜 에너지 밀도를 20% 개선한 연구입니다. 이온 이동도와 전극 표면적의 상관관계를 전기화학 임피던스 분광법으로 분석했습니다.
세특 활용: 농도별 전해액 제조 후 방전 용량 비교 실험을 통해 최적 농도 범위 탐색.
5. 미세플라스틱 제거용 그래핀-철 옥사이드 흡착제
관련 논문: "그래핀 기반 복합체의 흡착 성능 평가" (서울대, 2022)
요약: 철 옥사이드 나노입자가 그래핀 표면에 결합된 3D 구조체를 개발해 미세플라스틱 선택적 흡착률 98%를 달성했습니다. 재
생 사용 시 활성도 유지 메커니즘을 표면 에너지 분석으로 규명했습니다.
세특 활용: 흡착제 두께별 제거 효율 비교 실험을 통해 구조-성능 관계 분석.
6. 전고체 전지 계면 저항 감소 기술
관련 논문: "황화물계 고체전해질 계면 안정화 전략" (서울대, 2024)
요약: 황화물 전해질과 양극재 계면에 실리카 나노층을 도입해 저항을 40% 감소시켰습니다. 열역학적 안정성 평가를 통해 500사이클 후에도 성능 유지가 확인됐습니다.
세특 활용: 계면 처리 전후의 전지 방전 곡선 비교를 통해 내구성 개선 효과 검증.
7. 바이오매스 전처리 공정 효율 개선
관련 논문: "셀룰로오스 전처리 공정 효율증대 방안" (서울대, 2021)
요약: 초음파 처리로 목재 바이오매스의 당화 효율을 35% 향상시킨 연구입니다. 40kHz 주파수에서 섬유소 분해 효소의 기질 접근성이 최적화됨을 입증했습니다.
세특 활용: 초음파 처리 시간에 따른 당 생성량 측정 실험을 통해 공정 최적화 조건 도출.
8. 열전소재 제벡 계수 향상 기술
관련 논문: "스쿠테루다이트 화합물의 열전 변환 효율 개선" (서울대, 2022)
요약: Bi₂Te₃에 세륨을 도핑해 제벡 계수를 450μV/K까지 향상시켰습니다. 폐열 회수 효율을 12%로 개선하며 산업적 적용 가능성을 입증했습니다.
세특 활용: 도핑 농도별 열기전력 측정 실험을 통해 최적 조성 비율 탐구.
9. 효소 고정화 기술을 이용한 바이오촉매 안정화
관련 논문: "고정화 리파아제 반복 사용성 평가" (서울대, 2023)
요약: 실리카 나노입자에 리파아제를 고정화해 반복 사용 시 활성도 90% 유지 기술을 개발했습니다. pH 4~9 범위에서 구조적 안정성이 유지됨을 FT-IR 분석으로 확인했습니다.
세특 활용: 고정화 효소의 반복 사용 시 지방산 생성량 추적 실험을 통해 내구성 평가.
10. 등비수열 모델링을 활용한 화학반응 속도 예측
관련 논문: "등비수열 기반 반응속도 해석 모델" (미래인재컨설팅, 2024)
요약: 1차 반응의 농도 변화를 등비수열로 모델링해 반감기 계산 알고리즘을 개발했습니다. 반응속도 상수(k)와 초기 농도 관계를 수학적으로 분석했습니다.
세특 활용: 과산화수소 분해 반응 실험 데이터를 등비수열 모델에 적용해 이론값과 실제값 비교 분석.
위 주제 10가지별 세특 활동 전략
1. 학문 간 융합: 화학공학+AI(주제2), 화학+수학(주제10) 등 융합 프로젝트 설계
2. 실험-이론 병행: 이론 모델링(예: 등비수열) 후 간단한 실험으로 검증
3. 산업 적용성 강조: 촉매 수명 연장(주제1), 폐열 재활용(주제8) 등 상용화 잠재성 분석
4. 데이터 시각화: 전기화학 임피던스 Nyquist 플롯(주제4), 열전소재 ZT 곡선(주제8) 등 전문 그래프 재현 시도
5. 윤리적 고찰: 친환경 소재(주제3,5) 개발 시 환경/경제성 균형 방안 제시
참고 출처:
[1] https://scholar.google.co.kr/citations?user=h9Zz0S0AAAAJ
[3] https://www.newswire.co.kr/newsRead.php?no=1003945
[4] https://eng.snu.ac.kr/snu/bbs/BMSR00005/view.do?boardId=5710&menuNo=200152
[7] https://libguide.snu.ac.kr/c.php?g=644263&p=4513699
[8] https://www.getnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=581902
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