연구
< (왼쪽부터) 신소재공학과 강정구 교수, 최종휘 박사과정, 김동원 박사과정 >
소듐(Na)은 리튬(Li) 대비 지구상에 500배 이상으로 존재하기 때문에 이를 활용한 소듐 이온 배터리는 최근 큰 주목을 받고 있다. 그러나 리튬 이온 배터리에 비해 낮은 출력, 제한된 저장 특성, 긴 충전 시간 등의 근본적인 한계점이 있어 이를 극복하는 차세대 에너지 저장 소재 개발이 필요하다.
우리 대학 신소재공학과 강정구 교수 연구팀이 우수한 성능의 급속 충전이 가능한 고에너지·고출력 하이브리드 소듐 이온 전지를 개발했다고 11일 밝혔다.
최근 활발하게 연구가 진행되고 있는 하이브리드 에너지 저장 시스템은 배터리용 음극과 축전기용 양극을 결합해 높은 저장 용량과 빠른 충·방전 속도를 모두 지닐 수 있는 장점을 가지고 있다. 이는 기존 소듐 이온 배터리의 한계를 극복해 리튬이온 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있다.
하지만 고에너지 및 고출력 밀도의 하이브리드 전지를 구현하기 위해서 배터리용 음극의 상대적으로 느린 에너지 저장 속도를 향상해야 하는 동시에 음극에 비해 상대적으로 낮은 용량을 갖는 축전기용 양극재의 에너지 저장 용량을 끌어 올려야 한다.
< 그림 1. 금속-유기 골격체에서 기인한 이종 원소가 도핑된 다공성 탄소 구조체 기반의 음극(FS/C/G)과 양극(ZDPC) 재료의 합성 과정 모식도 >
이에 강 교수 연구팀은 두 가지 서로 다른 금속-유기 골격체를 활용해 하이브리드 전지에 최적화된 전극 소재의 합성법을 제시했다. 우선 금속-유기 골격체에서 기인한 다공성 탄소 소재에 미세한 활물질을 함유해 속도 특성이 향상된 음극 소재를 개발했다. 고용량 양극 소재를 합성했고, 이를 조합해 양극 간의 에너지 저장 속도 특성의 차이를 최소화하면서도 용량 균형을 최적화한 소듐 이온 에너지 저장 시스템을 개발했다.
연구팀은 개발된 음극과 양극을 완전셀로 구성해 고성능 하이브리드 소듐이온 에너지 저장 소자를 구현했다. 하이브리드 소듐 이온 에너지 저장 소자는 기존 상용화된 리튬이온 배터리를 뛰어넘는 에너지 밀도와 축전기의 출력 밀도 특성을 모두 가짐을 확인했으며, 차세대 에너지 저장 장치로 수 초에서 수 분 만에 급속 충전이 가능해 전기 자동차, 스마트 전자기기, 항공 장치 등에 적용할 수 있을 것으로 예상된다.
< 그림 2. 하이브리드 소듐 이온 전지 모식도 (좌), 기존 에너지 저장 소자를 상회하는 에너지·출력 밀도 비교 그래프 (우) >
강 교수는 "전극 기준으로 높은 에너지 밀도(247 Wh/kg)를 가지며, 고출력 밀도(34,748 W/kg)에 의한 급속 충전이 가능한 하이브리드 소듐 이온 에너지 저장 소자는 현 에너지 저장시스템의 한계를 극복할 수 있는 새로운 돌파구가 될 것이다ˮ라며 "전기 자동차를 포함한 모든 전자기기의 활용 범위를 확대해 적용될 수 있을 것이다ˮ고 말했다.
신소재공학과 최종휘 박사과정과 김동원 박사과정이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 에너지 저장 소재 분야의 국제 학술지 `에너지 스토리지 머터리얼스(Energy Storage Materials)'에 3월 29일 字 게재됐다. (논문명: Low-crystallinity conductive multivalence iron sulfide-embedded S-doped anode and high-surface area O-doped cathode of 3D porous N-rich graphitic carbon frameworks for high-performance sodium-ion hybrid energy storages)
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업 미래기술연구실의 지원을 받아 수행됐다.
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행사 에쓰-오일 과학상 수상, 김갑진·한동수 교수 및 김동규·노찬·김광민 박사
우리 대학 교원과 연구자가 제7회 에쓰-오일 차세대과학자상과 제15회 에쓰-오일 우수학위 논문상을 수상하는 영예를 안았다. 차세대과학자상에는 물리학 분야 김갑진 물리학과 교수와 IT 분야 한동수 전기및전자공학부 교수가 선정돼, 각 분야를 선도할 연구자로서의 탁월한 연구 역량과 성장 가능성을 높이 평가받았다. 또한 우수학위 논문상에는 수학 분야 김동규 박사(지도교수 엄상일 교수), 물리학 분야 노찬 박사(지도교수 라영식 교수), 화학공학/재료공학 분야 김광민 박사(지도교수 김경민 교수)가 선정돼, 우수한 박사학위 논문 성과를 인정받았으며 연구자와 지도교수에게 함께 시상이 이루어졌다. 이번 시상식은 지난 11월 26일 서울 마포구 공덕동 에쓰-오일 본사에서 열렸으며, 우수학위 논문상 수상자 12명과 지도교수 12명, 차세대과학자상 수상자 5명 등 총 29명이 시상을 받고 총 3억 6,800만 원의 연구지원금을 전달받았다. 한편, 에쓰-오일은 2011년 순수과학 분야 지원을 위
2025-12-22 -
행사 KAIST 교원 7명, 2026년도 한국차세대과학기술한림원 회원 선출
우리 대학 교원 7명이 한국과학기술한림원이 발표한 2026년도 한국차세대과학기술한림원회원으로 선출됐다. 이번 선정으로 KAIST 젊은 연구자들의 연구 역량과 차세대 과학기술 리더로서의 성장 가능성이 다시 한번 인정받았다. 이번에 선출된 우리 교원은 이학부에서 김유식 생명화학공학과 교수, 이윤미 화학과 교수, 공학부에서 강기범 신소재공학과 교수, 김주영 전기및전자공학부 교수, 심기동 기계공학과 교수, 황보제민 기계공학과 교수, 의약학부에서 감태인 뇌인지과학과 교수 등 총 7명이다. 한국차세대과학기술한림원은 2017년 출범한 국내 유일의 영아카데미로, 만 45세 이하의 우수한 과학자를 선발해 과학기술 정책 제언과 국내외 학술 교류 활동을 수행하고 있다. 회원 선발은 학문적 우수성과 더불어 박사학위 이후 국내에서 독립 연구자로 이룬 성과를 중점적으로 평가한다. 2026년도 한국차세대과학기술한림원 회원은 만 43세 이하 연구자 가운데 학문적 성과가 뛰어난 과학자를 선발했으며, 우리
2025-12-17 -
인물 명재욱 교수, 한국인 최초 ‘40세 미만 차세대 환경공학 리더’ 선정
우리 대학은 건설및환경공학과 명재욱 교수가 미국 환경공학 및 과학 아카데미(AAEES, American Academy of Environmental Engineers and Scientists)가 주관하는 ‘40세 미만 차세대 환경공학 리더(40 Under 40 Recognition Program)’의 한국인 최초 수상자로 선정됐다고 12일 밝혔다. 이 상은 AAEES가 매년 혁신적인 연구성과와 사회적 기여, 교육적 리더십을 갖춘 차세대 환경공학 연구자를 선정해 수여하는 상으로, 명 교수는 프로그램 출범 이후 처음으로 선정된 한국인이라는 점에서 수상 의미가 더욱 크다. 시상식은 2026년 4월 워싱턴 D.C.에서 열릴 예정이다. AAEES는 공인 환경전문가 인증(PEE) 제도 운영과 정책 자문, 국제 학술 교류 등을 통해 글로벌 환경공학 분야를 선도하는 세계 최고 권위의 전문기관으로, 이번 수상은 국내 환경공학 및 지속가능성 연구의 국제적 위상을 크게
2025-12-12 -
정책 AI 연구역량·지역균형 혁신의 ‘일석이조’모델로 국가경쟁력 견인
우리 대학은 정부가 최근 발표한 ‘다시 과학기술인을 꿈꾸는 대한민국, 과학기술 강국 도약 방안(11. 7)’에서 KAIST 등 4대 과학기술원이 AX(AI 전환) 혁신 허브이자 지역 혁신 선도 핵심 기관으로 명시됨에 따라, 세계 최고 수준의 과학 인재 양성 및 지역 균형 발전을 가속화하겠다고 9일 밝혔다. 이러한 행보는 이재명 대통령의 정책 기조와 궤를 같이한다. 이재명 대통령은 지난 11월 4일 국무회의에서 “이공계 인재가 국가 경쟁력의 핵심”이라며 “4대 과학기술원의 수시모집 지원자 증가가 나라의 미래를 위해 매우 바람직한 현상”이라고 말했다. 특히 대통령은 “과기원은 지역균형 발전에도 크게 기여할 수 있기 때문에 이공계 전과 허용 확대, 예산 지원 확대, 우수교원 확충, 연구교육 인프라 첨단화 등 실질적인 정책을 적극 모색하라”고 당부한 바 있다. 이광형 KAIST 총장은 “
2025-12-09 -
연구 제작온도 500℃↓전력 생산 2배 ↑...차세대 세라믹 전지 재탄생
AI 시대 전력 수요가 폭증하는 가운데, 전기와 수소를 동시에 생산할 수 있는 ‘프로토닉 세라믹 전기화학전지(PCEC)’는 차세대 에너지 기술로 각광받고 있다. 그러나 이 전지는 1,500℃의 초고온 제작 공정이라는 기술적 한계를 안고 있었다. 우리 대학 연구진은 이러한 한계를 500℃ 이상 낮춘 새로운 제조 공정을 세계 최초로 구축하는 데 성공했다. 우리 대학은 기계공학과 이강택 교수 연구팀이 전자레인지 원리와 특정 화학 성분의 ‘화학 증기(chemical vapor)’ 확산 환경을 활용한 ‘'마이크로파+증기 제어 기술' 을 이용해, 기존보다 500℃ 이상 낮은 온도에서 빠르고 단단하게 ‘고성능 프로토닉 세라믹 전기화학전지’를 제작할 수 있는 신공정을 개발했다고 4일 밝혔다. 프로토닉 세라믹 전지의 핵심 재료인 전해질에는 바륨(Ba)이 포함되어 있는데, 바륨은 1,500℃ 이상 고온에서 쉽게 날아가
2025-12-04