전남대 박찬진 교수팀, 전고체 배터리 상용화 앞당길 핵심 기술 개발
전남대 박찬진 교수팀, 전고체 배터리 상용화 앞당길 핵심 기술 개발 3D 다공성 단일이온 고분자 고체전해질 개발. 상온 구동 및 화재 위험 해결 전남대학교(총장 이근배)는 공과대학 신소재공학부 박찬진 교수 연구팀이 에너지 밀도와 안전성을 획기적으로 높인 차세대 리튬-메탈 전고체 배터리(Lithium-Metal All-Solid-State Batteries)의 상용화를 앞당길 새로운 고분자 고체전해질 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 ‘꿈의 배터리’로 불리는 리튬-메탈 전고체 배터리의 고질적인 문제였던 낮은 상온 성능과 화재의 주요 원인인 ‘리튬 덴드라이트(dendrite)’ 형성을 동시에 해결했다는 점에서 큰 의미가 있다. 현재 상용화된 리튬이온 배터리는 인화성 액체 전해질을 사용해 화재 위험에 노출되어 있으며, 에너지 밀도를 높이는 데 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 전 세계적으로 액체 대신 불연성의 고체 전해질을 사용하는 연구가 활발하지만, 대부분 상온에서 성능이 급격히 저하되거나, 배터리 수명을 단축시키는 덴드라이트 문제를 해결하지 못했다. 덴드라이트는 충·방전 시 리튬이 음극 표면에 나뭇가지처럼 뾰족하게 자라나는 결정체로, 배터리의 분리막을 훼손해 화재나 폭발을 일으키는 주범으로 꼽힌다. 박찬진 교수 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘단일이온 전도성 고분자(SICP)’와 ‘에테르 고분자 네트워크(EPN)’를 결합한 새로운 개념의 3D 다공성 고분자 고체전해질을 개발했다. 연구팀은 먼저 3차원의 스펀지 같은 다공성 구조를 가진 SICP 막을 제작한 뒤, 내부에 액체 상태의 에테르 고분자 전구체를 주입하고 배터리 내부에서 그대로 굳히는 ‘현장 중합(in-situ polymerization)’ 기술을 적용했다. 이렇게 만들어진 전해질의 독특한 3D 망상 구조는 리튬 이온이 특정 부위에 뭉치지 않고 전극 전체에 균일하게 전달되도록 돕는다. 이러한 ‘탈중심화된 이온 전달’ 방식은 덴드라이트가 형성될 틈을 주지 않아 배터리의 안정성과 수명을 획기적으로 개선했다. 실제로 이 기술을 적용한 리튬-메탈 전고체 배터리는 상온에서 1,000시간 이상 안정적인 구동 성능을 보였으며, 고용량 양극(NCM811)을 적용한 테스트에서도 250회의 충·방전 후 초기 용량의 82%를 유지하는 우수한 수명 특성을 나타냈다. 특히 리튬 이온만을 선택적으로 빠르게 이동시키는 능력을 나타내는 ‘리튬 이온 수송율’은 0.58로, 일반적인 고분자 고체전해질(0.4 미만)보다 월등히 높아 덴드라이트 억제에 효과적임을 입증했다. 박찬진 교수는 “이번 연구는 고분자 고체전해질의 오랜 난제였던 상온 성능과 안정성을 동시에 해결하고, 이온의 흐름을 제어해 덴드라이트 형성을 원천적으로 억제하는 새로운 길을 열었다는 데 큰 의미가 있다”며, “비용 효율적이고 확장성이 뛰어난 기술인 만큼, 미래 전기차와 에너지 저장 시스템(ESS)의 상용화를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단(NRF) 등의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 재료과학 분야의 전문 학술지 Small Structures (IF=13.9) 최신 호에 게재되었다. 논문명: 3D Porous Single-lon Conductive Polymer Electrolyte Integrated with Ether Polymer Networks for High-Performance Lithium-Metal Batteries 문의: 062-530-1101 (전남대학교 신소재공학부 박찬진 교수)
전남대, Co-Week Academy 참석…미래 그린바이오 인재양성 ...
전남대, Co-Week Academy 참석…미래 그린바이오 인재양성 발판 마련 전남대학교 그린바이오혁신융합대학사업단(단장 손형일 교수)은 지난 6월 30일부터 7월 4일까지 강원도 평창 알펜시아 리조트에서 열린 ‘제4회 Co-Week Academy’’에 참여해 디지털 그린바이오 인재 양성을 위한 발판을 다졌다. 이번 행사는 교육부와 한국연구재단이 주최하고, 첨단분야 혁신융합대학(COSS: Convergence and Open Sharing System) 사업단 협의회가 주관하는 국내 최대 규모의 혁신융합대학 행사로, 전국에서 약 3,400명의 학생 및 관계자가 참석했다. ‘CO-WEEK ACADEMY’는 연 1회, 전국 18개 첨단분야 혁신융합대학 컨소시엄이 한자리에 모여 시스템으로 존재하던 혁신융합대학의 실제 모습을 ‘POP-UP 캠퍼스’ 형태로 구현하는 주간이다. 전남대학교는 농생대 및 공과대학 소속 학부생 40명이 참가해 다양한 첨단 강의를 수강하고, 다른 대학과의 교류를 통해 융합 교육의 가능성을 체험했다. 손형일 단장은 “학문 간 경계를 넘는 이런 경험이야말로 융합형 인재에게 필수적인 성장 기회”라며 참가 의의를 밝혔다. 전남대학교는 지난 2024년 “그린바이오 분야 첨단분야 혁신융합대학 사업(COSS)”에 선정되어 관련 교육과정을 운영 중이다. 이 사업은 전공에 관계없이 누구나 첨단분야 교육을 이수할 수 있도록 지원하는 국가 주도 융합 교육 프로그램이다. 전남대 그린바이오혁신융합대학 사업단은 ‘글로벌 선도 첨단 융복합 그린바이오 혁신 교육체계 구축’을 비전으로 삼고, 농생명기술과 공학기술의 융합, 인공지능·로보틱스 등 첨단기술과 생물자원의 결합, 그리고 산학연 협력 인프라 조성을 통해 디지털 그린바이오 시대를 선도할 인재를 양성하고 있다. 이를 위하여 전남대는 마이크로디그리 9개(디지털원예, 디지털농생명, 그린에코시스템, 푸드테크, 애그테크스마트팜, 디지털육종, 융합기계시스템설계, 융합기계재료, 그린바이오공정)와 연계전공 2개(디지털그린바이오소재, 디지털그린바이오시스템)을 운영 중이며, 오는 2학기부터는 충남대, 서울대, 경희대, 연암대와 협력해 공유 마이크로디그리와 융합전공의 교육과정을 공동 운영할 예정이다. 또한, 산학연계 프로그램(We-Meet)을 통하여 현장 맞춤형 인재양성에 힘쓰고 있으며, 향후 비전공자 및 일반인을 대상으로 한 그린바이오 교육 확대에도 나설 계획이다. 전남대 관계자는 “그린바이오 산업의 지속가능한 발전을 위해 대학, 산업체, 연구기관, 지자체가 유기적으로 협력하는 생태계 조성을 목표로 하고 있다”며, “Co-Week Academy와 같은 참여형 행사들은 그 비전을 실현하는 데 중요한 역할을 한다”고 강조했다.
전남대 대학원생, 카사바 껍질로 인공 쌀 개발
전남대 대학원생, 카사바 껍질로 인공 쌀 개발 ‘혁신식품개발 경진대회’ 우수상 수상 전남대학교 대학원생들이 지속 가능하고 기능성을 겸비한 식품 개발 성과를 인정받아 전국 규모 경진대회에서 우수한 성적을 거뒀다. 전남대학교는 식품 전공 대학원생들이 지난 7월 2일 서울 코엑스에서 열린 ‘Ecotophelia Korea 2025’ 제1회 혁신식품개발 학생경진대회에서 우수상을 수상했다고 15일 밝혔다. 이번 대회는 전국식품공학교수협의회, 한국식품과학회, 지속가능식품과학기술협회가 공동 주관했다. 수상팀은 곽남혁(융합식품바이오공학과 석사과정, 지도교수 김수정), Beningasih Kinanti(융합식품바이오공학과 석사과정, 지도교수 조정용), Felicia Irawan(식품영양학과 석사과정, 지도교수 정현정) 학생으로 구성됐다. 이들은 카사바 껍질을 활용한 인공 쌀 개발 프로젝트로 심사위원단의 높은 평가를 받았다. 특히 이 팀은 전분이 풍부한 식품 부산물인 카사바 껍질을 재활용하여 지속 가능성과 기능성을 갖춘 식품소재로 개발하는 데 주안점을 두고, 전분의 노화 조건을 조절하여 저항성 전분(RS3) 함량을 높이는 공정을 설계했다. 또한 점착력과 성형 안정성 확보를 위한 배합비 조정 및 반복 실험을 주도하며 제품 완성도를 끌어올렸다. 전남대학교 관계자는 “학생들이 실험적 접근과 융합적 사고를 바탕으로 지속 가능한 식품 개발에 도전한 결과, 전국 무대에서 우수한 성과를 거둬 매우 뜻깊다”며 “앞으로도 미래 식품 산업을 이끌어갈 창의적 인재 양성에 힘쓰겠다”고 밝혔다.