■ 연구성과

공대 재료공학부 박병우 교수 연구팀, 숨쉬는 전극을 통한 리튬 공기전지 효율성 높이는 기술 개발
2017.08.29

- 서울대·경기대·한국기계연구원 공동 연구

- 차세대 리튬 공기전극 소재로 주목

 

   

재료공학부 박병우 교수 공동 연구팀:

(왼쪽부터) 박병우 교수, 경기대 박용준 교수, 한국기계연구원 남승훈 박사, 서울대 강준현 박사

 

공대(학장 이건우)는 재료공학부 박병우 교수, 경기대 박용준 교수, 한국기계연구원 남승훈 박사 공동 연구팀이 티타늄 산화물을 이용해 리튬 공기전지의 성능과 효율을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

 

리튬 공기전지는 현재 상용화 된 리튬 이온전지에 비해 용량이 5~10배 가량 크고 공기 중의 산소를 이용하기 때문에 친환경 차세대 이차전지로 여겨져 왔다. 하지만 충전 시 과전압이 커서 에너지 효율이 낮고, 사용함에 따라 용량이 급격히 줄어드는 수명이 문제점으로 지적됐다.

 

리튬 공기전지의 전극물질인 탄소 재료는 지금까지 전기 전도도가 우수하고, 표면적 조절이 용이해 각광 받았으나, 전지에 포함되는 전해질 용액과의 부 반응 및 수명 특성의 저하로 리튬 공기전지 상용화에 걸림돌로 여겨졌다.

 

연구팀은 이러한 문제를 해결할 수 있는 탄소의 대체 재료에 대해 관심을 가졌다. 이번에 개발한 티타늄 산화물을 사용하면, 전해질과의 부 반응 억제는 물론 리튬 공지전지를 수 백 회 동안 충전과 방전을 거친 이후에도 수명특성이 유지됨을 확인했다. 이처럼 높은 효율의 리튬 공기전지를 구현할 수 있었던 이유는 전극의 소재와 구조 덕분이다.

 

연구팀은 간단한 환원 열처리 방식을 통해 블랙 티타늄 산화물을 합성하여 전기 전도도를 개선하는 한편, 사람이 숨을 쉬는 폐의 구조와 기능에 착안하여 리튬 공기전지의 활성 물질인 산소의 투과가 용이한 다 공성 구조의 전극을 형성했다.

 

박병우 교수는 “이번에 개발한 블랙 티타늄 산화물 전극은 비교적 제작이 용이하며, 값싼 티타늄 산화물을 기반으로 했다는 점에서 혁신적이다”라며 “티타늄 산화물 이외에도 또 다른 전이 금속계 산화물의 가능성에 대해 확인하여 향후 리튬 공기전극의 기술적 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 설명했다.

본 연구 성과는 에너지 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼(Advanced Energy Materials)’ 표지 논문으로 게재됐다.

 

[참고자료]

다공성 티타늄 산화물 전극에서의 리튬 산화물 생성 기작 모식도

 

[문의사항]

서울대학교 재료공학부 박병우 교수 / 02-880-8319 / 010-9470-9169 / byungwoo@snu.ac.kr

서울대학교 공과대학 대외협력실 이동하 팀장 / 02-880-9148 / 010-8249-2174 / lee496@snu.ac.kr

■ 관련기사 ▶ 더보기

■ WEEKLY FOCUS

우리 대학교는 2017년 10월 13일(금) 교수, 직원, 학생 등 300여명이 참석한 가운데 문화관 중강당에서 제71주년 개교기념식을 개최하였다. 이날 행사에서는 장기근속한 교수 및 직원, 그리고 봉사우수학생(관악봉사상, 사회봉사활동 체험수기) 등에게 표창장을 수여하고, ‘제27회 자랑스러운 서울대인’으로 선정하였다.
우리 대학교는 서울대학교병원, 평창동계올림픽대회 및 동계패럴림픽대회 조직위원회와 공동으로 평창 동계올림픽대회 및 동계패럴림픽대회 성공적 개최를 위한 협약을 체결하였다.
아시아 우수학술도서 전시 주간이 2017년 10월 23일(월)부터 11월 6일(월)까지 2주간 중앙도서관 2층 북카페에서 개최된다.

■ 지난호 WEEKLY FOCUS

우리 대학교는 2017년 9월 14일(목) 'SNU President Fellowship'에 선정된 6명의 학생들에게 장학증서를 수여하였다. 개도국 우수인재 장학 프로그램인 'SNU President Fellowship'은 개도국 주요 대학의 교원 중 박사학위 미소지자를 대상으로, 본교에서 박사학위 취득을 지원해주는 제도이다. 우리 대학교는 학문후속세대 양성의 우수한 경험을 바탕으로 개도국 교수 인력을 양성함으로써, 한국의 국제적 위상을 높이고 국제협력 강화에 기여하고자 2014년 1학기부터 동 제도를 시행하였다.
자연과학대학 김빛내리 교수와 노태원 교수, 공과대학 정덕균 교수와 현택환 교수가 2017년 9월부터 본교 석좌교수로 임용됐다.
성낙인 총장은 2017년 9월 13일(수) 독일 튀빙겐대학교 베른트 엥글러 총장과 접견을 갖고, 양교간의 국제교류 활성화 방안에 대해 논의하였다.
서울대학교는 제71회 후기 학위수여식을 2017년 8월 29일(화) 관악캠퍼스 종합체육관에서 개최하였다. 이번 학위수여식에서 학사 838명, 석사 1,023명, 박사 607명 등 총 2,468명에게 학위를 수여하였다.
시대적 가치를 대표하는 5인의 동문들에게 자신에게 서울대는 무엇이었는지 물었다.
우리대학은 잠재력 있는 신진 연구자를 발굴하여 국제적 수준의 연구성과를 산출하기 위해 2017년 '창의선도 신진 연구자' 15명을 선정하였다.
제10회 서울대학교 발전공로상 수여식이 2017년 7월 5일(수) 교수회관에서 개최되었다. 우리 대학교는 품격과 덕망을 겸비하고 학교 발전에 크게 기여한 개인 또는 단체를 선정하여 공로를 표창하고자 2008년 발전공로상을 제정하여 수상자를 선정해오고 있다. 금번 수상자로는 권영대 덕홍상사 회장, 김영대 대성 회장, 故김영환 송원그룹 회장, 박병준·홍정희 선생, 신승일 박사를 선정하였다.
서울대 교수 10인이 말하는 "내가 생각하는 서울대가 특별한 이유"
성낙인 총장은 최근 해외 유수대학 및 대학평가기관을 잇따라 방문하며 대학 발전을 위한 행보를 이어갔다.
우리 대학은 창의적이고 활발한 연구활동을 통해 탁월한 연구실적을 낸 10명의 교수를 ‘2017학년도 1학기 서울대학교 학술연구상’ 수상자로 선정하였다. 학술연구상은 교수들의 연구의욕을 고취하고 연구 경쟁력을 제고하기 위해 2008년 제정된 상으로 올해 10회째로 시행되었다. 특히 올해부터는 우수 연구자들의 연구활동을 격려하고 지식 공유의 활성화 기회 증진을 위해 시상 횟수를 연 1회에서 학기당 1회(연 2회)로 확대하였다.
캠퍼스의 미래를 계획하는 향후 5년간의 마스터플랜을 완성하기 위해 구성원들의 의견을 청취하는 공청회가 중앙도서관 관정관에서 열렸다.
「2017학년도 하계 SNU in World Program 발대식」이 글로벌공학교육센터 시진핑홀에서 개최되었다.