[2013 대한민국 이슈메이커 대상] 한양대학교 전기화학소재 연구실 김동원 교수
[2013 대한민국 이슈메이커 대상] 한양대학교 전기화학소재 연구실 김동원 교수
  • 임승민 기자
  • 승인 2013.12.23 14:59
  • 댓글 0
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[이슈메이커=임승민 기자]

[2013 대한민국 이슈메이커 대상] 

 

 

 

 

 

 

세계적 수준의 연구실로 도약하다


전해질 분야에서 세계적으로 두각을 드러내는
한양대학교 전기화학 소재 연구실

 

 

 

 

인류가 사용하고 있는 에너지는 주로 석탄, 석유 등 화석연료에 거의 전적으로 의존하고 있어, 자원고갈, 환경파괴로 인한 지구온난화 등의 문제가 본질적으로 내포될 수 밖에 없는 형편이다. 특히 우리나라의 경우 세계 10위의 에너지 소비국인데다 해외의존도가 높아 (97%) 그린 에너지 개발의 필요성의 중요성이 더욱 두드러진다. 기업과 대학가의 연구소들이 그린 에너지 개발에 몰두하는 시점에서 한양대학교 전기화학소재 연구실이 그린에너지 소재 개발 연구의 독창성과 우수성을 인정받으며 두각을 드러내고 있다.

 

 

창의적이고 도전적인 연구 수행 중
최근 지구 곳곳에서 빈번히 발생되는 자연재해는 기후변화가 가속화 되고 있다는 증거이며, 기후변화를 발생시키는 환경오염의 대부분은 대도시의 에너지 과소비에서 발생하고 있다. 한양대학교 화공생명공학부 전기화학소재 연구실(이하 연구실)에서는 에너지 문제를 해결할 수 있는 이차전지, 태양전지, 슈퍼커패시터 등의 그린 에너지 개발을 위한 소재 개발에 박차를 가하고 있다. 전기화학적 원리를 이용한 유기 소재, 고분자 소재, 나노 소재 등 전기화학소재의 설계, 합성, 특성 연구와 함께 이들을 적용한 전기화학 변환장치의 제작 및 평가 연구를 수행하고 있는 것이다. 이와 같은 전기화학소재들은 차세대 에너지 발전 및 저장을 위한 핵심 소재로 응용이 가능하여 저탄소 녹색성장을 선도할 수 있는 에너지 저장 및 활용 기술에 획기적 변화를 가져다 줄 것으로 예측되며, 궁극적으로는 현재의 화석연료 중심 패러다임 자체를 변화시킬 수 있는 미래지향적 기술로 파급 효과가 클 것으로 기대받고 있다.
  연구실을 이끌고 있는 김동원 교수는 한국에너지기술평가원이 주관하는 에너지인력양성사업에 참여하면서 에너지 기술을 선도해 갈 수 있는 글로벌 경쟁력을 갖춘 고급 전문 인력 양성에 매진하고 있으며, 이와 함께 ‘에너지기술 지식 나눔 대학생 봉사단’의 지도교수로 활동하면서 자라나는 미래의 꿈나무들에게 과학과 공학에 대한 꿈과 비전을 심어주고자 매해 초, 중, 고등학교를 방문하여 과학 수업 및 실험을 진행해 오고 있다.  또 서울 지역 고등학생들에게 Research & Education(R&E) 프로그램을 통해 함께 연구에 참여하면서 과학에 대한 흥미와 지식을 전해주고 있다.
  김 교수는 지난 2009년 4명의 석사 과정 학생과 함께 연구실을 설립하여, 현재는 석박사급 대학원생 14명이 참여하는 연구실로 성장시켰으며 창의적이고 도전적인 연구 과제를 수행하고 있다. 김 교수는 “연구실에서는 기초 과학과 공학적 지식을 겸비하고, 창의성과 문제 해결 능력을 갖춘 에너지 소재 분야의 우수 전문 인력을 양성하는 것을 목표로 하고 있으며, 이와 함께 세계적으로 연구를 선도할 수 있는 우수한 연구 성과의 도출을 통하여 국가 과학 발전에 크게 기여하고자 한다”고 밝혔다.

 

 

 

 

전해질 소재의 가능성을 열다
연구실에서는 휴대용 전자기기, 전기자동차 및 전력저장장치로 주목 받고 있는 리튬이차전지와 관련하여 신규 고분자 전해질의 설계 및 전기화학적 특성 분석, 난연성/고전압용 액체 전해질 연구, 고안전성 세라믹 코팅 분리막 개발, 기능성 첨가제의 개발 및 전기화학적 현상 규명, 차세대 리튬-공기 전지용 전해질 연구, 리튬 전극의 개질 및 보호, 고용량 실리콘 소재의 전기화학반응 규명, 전극 소재의 기능화 등의 연구를 수행하고 있다.  또한 차세대 태양전지로 주목 받고 있는 염료감응 태양전지의 효율과 장기 안정성을 향상시키기 위하여 다양한 소재와 방법을 통해 신규 고분자 전해질과 전도성 고분자 기반 상대전극을 설계, 합성하고 있으며, 이와 함께 높은 정전용량과 우수한 수명 특성을 갖는 슈퍼커패시터 전극용 유무기 나노 복합체를 합성하여, 이들의 전기화학적 특성과 전기화학반응 메카니즘을 규명하고 있다.
  특히 전기화학장치에 필수적으로 요구되는 전해질 분야에서 연구의 독창성과 우수성을 국내외적으로 인정받고 있으며, 더 나아가 본 연구실에서는 리튬이차전지용 고전압 첨가제 개발, 고 이온 전도성 유무기 복합 고분자 전해질 개발, 고안전성 세라믹 코팅 분리막 개발, 리튬 전극의 개질을 통한 덴드라이트 억제 및 싸이클 특성 향상, 전극-전해질 계면 현상의 분석을 통한 전지 성능 향상 등의 성과를 얻고 있다.  이와 관련하여 지금까지 수행해 온 연구결과를 Advanced Functional Materials, Energy and Environmental Science, Journal of Materials Chemistry, Carbon, Electrochemistry Communications, Journal of Power Sources, Journal of the Electrochemical Society 등 국제저명학술지에 발표해오고 있다. 또한 여러 국내외 학술대회에서 우수 논문상을 수여 받아 국제적으로 연구의 독창성 및 우수성을 인정받고 있다.
  김 교수는 “연구실에서 중점적으로 추진하고 있는 연구 분야는 에너지 저장 및 변환 소재에 공통으로 요구되는 전해질 재료 및 전극과 전해질 계면에서 일어나는 전기화학적 현상”이라고 밝히며 “전극 소재 및 전지 시스템 분야에는 많은 지원과 연구가 이루어지고 있는 반면, 전해질 소재 및 전극-전해질 계면 연구 분야에서는 국내 연구 기반이 매우 취약한 상태”라는 말을 덧붙이며 아쉬움을 토로했다. 연구실에서는 앞으로 전기화학과 관련된 기초 원리의 이해 및 규명을 통하여 다양한 전극 및 전지 시스템에 적합한 전해질 소재를 설계, 합성하고, 이들을 전기화학장치에 적용하여 전기화학적 현상을 규명함으로써 우수한 특성 및 성능을 확보하고자 한다고 했다. 김 교수는 또 “매주마다 정기적으로 모든 연구원이 참가하는 가운데 랩 미팅 및 세미나를 진행함으로써, 각기 다른 분야의 연구내용과 기술정보를 함께 공유하고 있으며, 활발한 토론과 조언을 통해 보다 효율적이고 수준 높은 연구를 수행함으로써 세계적 수준의 연구실로 도약하고자 한다”는 뜻을 밝혔다. 세계 최고의 전문성을 지닌 연구자로 거듭나겠다는 프로의식을 가지고 연구에 매진해나가는 김 교수와 연구원들의 모습을 보며 세계를 선도할 연구실로의 성장이 멀지 않았음을 알 수 있었다.

 

 


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