- 고체 상태의 전해질 적용한 리튬 배터리 개발 연구성과 발표
-배터리 안전성과 성능 향상, 미래 해군 무기체계 발전 및 운용ㆍ관리에도 기여할 것으로 기대
국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 게재된 「리튬 덴드라이트 형성 억제 및 양이온의 선택적 운반 가속화 특성을 갖는 고분자 점토 나노 복합체 고체 전해질｣ 논문.(사진 좌) 전영민 소령(진)이(사진 우) 제1저자로 기재되어 있다. 해군 제공
[뉴서울타임즈] 조현상 기자 = 해군 장교가 작성한 학술논문이 전군 최초로 첨단 에너지분야 세계 최고권위를 자랑하는 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈*(Advanced Energy Materials)’에 등재됐다.
* ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ : 첨단 에너지화학 분야 SCI급 저널 중 상위 1.7% (저널 영향력 평가 국제 학술지표인 JCR(Journal Citation Reports) 랭킹)에 해당하는 세계 최상급 수준의 학술지(논문 영향력 지수(IF, Impact Factor) : 25.245)
전영민 소령(진)(해사65기)은 해당 논문에 제1저자로 참여했으며, 연세대 위탁교육 석사과정 재학 중 이 같은 성과를 거뒀다.
학술지에 등재된 전 소령(진)의 논문 제목은 ｢Polymer-Clay Nanocomposite Solid-State Electrolyte with Selective Cation Transport Boosting and Retarded Lithium Dendrite Formation)｣*이다.
* 영문 제목 :「리튬 덴드라이트 형성 억제 및 양이온의 선택적 운반 가속화 특성을 갖는 고분자 점토 나노 복합체 고체 전해질｣
(논문 인용 이미지) 고체 리튬 배터리용으로 제작한 고체 전해질의 주요 구성물질과 특성, 성능을 나타낸 그래프
이 논문은 현재 상용화된 액체 전해질 기반의 리튬 배터리가 가진 안전성 문제를 해결하기 위해 고체 상태 전해질을 적용한 ‘고체 리튬 배터리’에 관한 내용을 담고 있다. 배터리에 액체 대신 고체 전해질을 적용하면 폭발이나 화재로부터 위험성이 현저히 줄어들 수 있어 안전성과 신뢰성이 대폭 향상된다. 그러나 고체 배터리의 성능은 기존 상용 배터리 수준에 미치지 못하는 것이 가장 큰 문제였다.
전 소령(진)의 이번 논문은 유기 고분자와 친환경 소재인 점토(Clay)를 접목시킨 고체 전해질을 개발한 것으로, 리튬이온의 전달률과 전도도를 향상시켜 배터리 성능을 획기적으로 증가시켰다. 또한 기존의 리튬 이온 배터리뿐만 아니라, 차세대 고용량 전지로 평가받는 ‘리튬-메탈배터리’에도 적용될 가능성을 보여주었다.
현재 리튬 배터리는 다른 배터리보다 가볍고 성능이 우수하면서도 지속적인 충전과 방전이 가능한 2차 전지이기 때문에, 해군의 어뢰를 비롯한 다양한 군 무기체계에 폭넓게 사용되고 있다. 또한 리튬 배터리는 4차 산업혁명 ‘스마트 네이비’ 구현을 목표로 하고 있는 해군의 다양한 미래 무기체계에 도입될 핵심 에너지원으로 사용될 예정이다. 따라서 전 소령(진)의 이번 논문은 미래 해군의 무기체계 발전과 운용, 지속적인 관리 측면에서 지대한 연구 성과를 거둔 것으로 평가된다.
전 소령(진)을 직접 지도한 연세대학교 화공생명공학과 박종혁 교수는 “해당 연구결과는 자연계에 무한히 존재하는 친환경적이고 저가의 재료를 리튬 배터리 분야에 접목시켰으며, 이를 통해 전기자동차와 같이 리튬 배터리를 사용하는 제품들의 폭발사고를 방지할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다”라며, “석사과정 재학 기간 중 해외 저명 SCI 학술지에 제1저자로 논문을 게재한 것은 매우 이례적인 것으로 이는 전 소령(진)의 탁월한 연구능력과 성실성에 기인한 것이다”라고 말했다.
전영민 소령(진)이 리튬 배터리를 제작ㆍ조립하는 글러브 박스(Glove Box) 앞에서 포즈를 취하고 있다. 글러브 박스는 외부와의 접촉을 차단하여 밀폐된 환경을 조성하는 장비로, 공기에 노출되면 불안정해지는 알칼리 금속 리튬을 다루기 위해 활용된다.
해군 병기병과 장교인 전 소령(진)은 “해군 장교로서 우리 군의 ‘스마트 네이비’ 구현에 기여할 수 있도록 연구 성과를 얻은 것에 대해 자부심을 느낀다”며, “실무에 복귀해서 교육기간 동안 얻은 전문지식을 활용해 해군 무기체계 발전에 기여할 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 소감을 밝혔다.
한편 전 소령(진)의 이번 논문은 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’에 11월 9일 자로 등재됐다.
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