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리튬이차전지 성능 향상 관련 연구한 이창섭 교수

음극재에 대한 획기적인 연구로 ‘어드밴시스 인 엔지니어링’에 주목할 만한 연구로 선정


이창섭(화학) 교수의 논문 ‘리튬이차전지 음극재용 산화루테늄을 코팅한 탄소나노섬유의 합성 및 전기화학적 성능’이 어드밴시스 인 엔지니어링(Advances in Engineering)에 주목할 만한 연구로 선정되었다. 어드밴시스 인 엔지니어링은 화학공학, 건축, 전기 등 총 9개 분야별로 공학 발전에 기여할 논문을 선정하는 캐나다의 공학 분야 글로벌 연구정보 제공기관이다. 스마트폰과 같은 소형 모바일 기기부터 전기자동차 등의 중대형 기기에 이르기까지 리튬이차전지는 우리 생활 곳곳에 자리 잡고 있다. 리튬이차전지의 음극재로 산화루테늄을 코팅한 탄소나노섬유를 사용하여 전지 성능을 대폭 향상시키는 결과를 거둔 이창섭 교수를 만나 이번 논문에 대해 자세한 이야기를 나누어 보았다.

화학에 대한 끝없는 열정
학창시절 이교수는 화학수업을 들을 때면 마치 블랙홀로 빨려 들어가는 듯한 느낌을 받았다고 한다. 이후 화학을 전공으로 택했고 지난 1991년 우리학교 화학과 교수로 부임한 이후 37가지의 국내외 연구과제를 수행, 151편의 논문 및 특허, 12권의 저서를 집필하는 등 자기분야에 대한 끊임없는 열정을 쏟았다.
특히 이번 논문은 이교수에게 있어 화학 전문가로서 뿐만 아니라 스승으로서 매우 의미 있는 논문이다. 논문 주저자인 현유라(한국국제대·제약공학) 교수는 학사, 석사, 박사를 모두 우리학교에서 마친 이창섭 교수의 제자다. 이교수는 “학부생 시절부터 봐온 제자가 어엿한 교수가 되어 함께 논문을 작성하고, 더불어 이렇게 만족스러운 결과까지 거두게 되어 선생으로서 정말 뿌듯합니다.”라고 소감을 전했다.

주목받는 리튬이차전지 시장
리튬이차전지는 휴대폰, 자동차 등 우리와 가까운 곳에 존재하고 있다. 세계적으로 리튬이차전지 시장은 2020년을 기준으로 7백16억 달러 규모로 성장할 전망이며 부가가치가 매우 높은 연구 분야로 주목받고 있다. 이교수는 “앞으로 인류는 식량, 건강 문제와 더불어 에너지 자원의 고갈로 인한 위기에 직면하게 될 것입니다. 그에 따라 에너지를 효율적으로 활용할 수 있는 기술이 각광 받을텐데, 리튬이차전지가 바로 그 수요를 충족시킬 수 있을 것이라 생각합니다.”라며 리튬이차전지가 필수 에너지 도구로서 충분히 그 역할을 해낼 것이라고 설명했다.

전지성능 UP! 상용화 가능성 UP!
IT 모바일 기기에 장착되는 리튬이차전지의 음극재로는 현재 흑연이 가장 많이 사용되고 있다. 흑연은 저렴하긴 하지만, 천연광물로서 불순물 함량이 높고 전극과 전해질 간 부반응을 쉽게 일으키는 등 전극소재로서 단점이 많다. 이교수는 산화루테늄(전이금속산화물), 실리콘, 탄소나노섬유 등 흑연의 문제점을 보완할 수 있는 음극소재에 대한 연구를 진행 중이다. 이번 논문에서는 산화루테늄을 코팅한 탄소나노섬유를 음극재로 설정하여 연구를 진행했다. “순도가 높고 균질한 나노 입자를 가진 탄소나노섬유를 바탕물질로 사용하여 전이금속화합물인 산화루테늄을 코팅함으로써 전기전도도와 충전용량을 향상시키고 전극과 전해질 간 부반응을 억제 시키는 등 전지성능이 대폭 향상된 결과가 나타났습니다. 비교적 저렴한 가공비용으로 만들 수 있는 탄소나노섬유를 활용했다는 점에서 상용화 가능성이 높습니다.”라고 밝히고 이미 관련기업과 공동개발을 진행 중이라고 덧붙였다.

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