배터리융합공학과

강원대학교 문화예술·공과대학
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세상의 꿈과 희망의 길을 준비합니다

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배터리융합공학과 김영진 교수, 허보성 원생 "리튬이온전지 미드니켈 양극재 고전압 안정성 규명"

문화예술·공과대학 배터리융합공학과 김영진 교수가 국제 저명 학술지 「Materials Today」에 연구 논문을 게재했다. 「Materials Today」는 영향력 지수（Impact Factor） 22.0을 기록하며, JCR 상위 3.8％에 속하는 재료공학 분야의 대표적 국제 학술지로 꼽힌다. 이번 연구는 「Interfacial Stability Enhancement in Single-Crystal NCM Cathodes through Electronic Structure Optimization」을 주제로 진행됐으며, 김영진 교수 연구팀에는 허보성 원생이 공동 1저자로 참여하고, 성균관대학교 에너지학과 김현승 교수, 한국교통대학교 반도체신소재공학과 장준하 교수와 공동으로 리튬이온전지 단결정 미드니켈 조성 양극재가 고전압 조건에서 안정성을 확보할 수 있는 핵심 메커니즘을 규명했다. 최근 국내 주요 배터리 업체들이 ‘고전압 단결정 미드니켈 양극재’를 차세대 중가형 전기차 시장의 핵심 전략으로 제시하면서, 해당 기술은 전 세계 배터리 산업의 주요 화두로 부상하고 있다. 미드니켈 양극재는 고가의 니켈·코발트 함량을 줄이고 저렴한 망간 비율을 높여 원가 절감과 성능을 동시에 확보할 수 있는 소재로, 하이니켈 대비 가격 경쟁력과 LFP 대비 우수한 에너지 효율을 겸비하고 있다. 연구팀은 입자 간 결정립계 영향을 최소화한 단결정 NCM 소재를 활용해, 미드니켈 조성（NCM613）이 고전압에서도 우수한 장기 수명 안정성과 고온 용량 유지율을 보이는 현상을 실험과 이론 계산을 통해 입증했으며, 이러한 안정성이 소재 표면의 전자구조 특성에 기인함을 확인했다. 연구 결과에 따르면 하이니켈 조성은 높은 표면 전자 밀도로 인해 낮은 전압에서도 전해질 분해 반응이 활발히 일어나 표면 손상이 가속화되는 반면, 미드니켈 조성은 낮은 표면 전자 밀도로 인해 고전압에서도 가스 발생과 표면 열화를 효과적으로 억제하는 것으로 나타났다. 또한 미드니켈 조성은 하이니켈보다 약 20℃ 높은 온도에서 열분해가 시작되고 발열량이 크게 감소해, 우수한 열적 안정성을 확보했다. 김영진 교수는 “이번 연구는 단결정 구조를 통해 기계적 열화 요인을 최소화함으로써, 배터리 안정성을 결정짓는 핵심 요인이 작동 전압이 아닌 소재의 전자구조임을 과학적으로 입증했다”며 “이번 성과가 고전압 단결정 미드니켈 양극재의 산업적 전략에 과학적 근거를 제공하고, 글로벌 중가형 전기차 시장에서의 경쟁력 강화로 이어지길 기대한다”고 말했다. 한편, 이번 연구는 정보통신기술기획평가원（IITP）의 ‘인공지능첨단원천유망기술개발사업’과 한국산업기술진흥원（KIAT）의 ‘이차전지소재·셀제조산업 전문인력양성사업’의 지원을 받아 수행됐다.

2025-10-30

2025 KNU BATTERY DAY

강원대학교（총장 정재연）는 9월 4일（목）부터 9월 5일（금）까지 춘천캠퍼스 60주년기념관 국제회의실 및 더잭슨나인스호텔에서 「2025 KNU BATTERY DAY」를 개최했다. 이번 행사는 이차전지분야 산학협력 네트워크를 구축하고 인력양성 체계를 확립하기 위해 강원대학교 이차전지소재·셀제조산업전문인력양성사업단이 주관했으며, 이차전지 분야 기업 관계자와 유관기관, 이차전지소재·셀제조산업전문인력양성사업단 참여 대학원생 및 졸업생 등 총 80여 명이 참석했다. 이날 행사에서는 ▲산학프로젝트 챌린지 ▲KNU 배터리 취업박람회 ▲졸업생 멘토링 ▲산학프로젝트 워크숍 ▲교육과정 협의회 등이 진행되며, 산학협력 성과 공유와 미래 인재 양성 방안에 대해 심도 있는 논의가 이뤄질 전망이다. 정재연 총장은 “강원대학교는 지난 3월 산업통상자원부의 「이차전지소재·셀제조산업 전문인력 양성사업」에 선정되어 앞으로 5년간 약 30억원 규모의 연구비를 지원받아, 대한민국을 대표하는 차세대 첨단인재 양성의 실질적인 거점으로 발돋움하고 있다”며 “앞으로도 강원대학교는 이차전지 산업 분야에서 국가 경쟁력을 높이는 데 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

2025-09-05

「제69회 한국진공학회 하계정기학술대회 」보호진공과학상 수상

문화예술·공과대학 배터리융합공학과 정구환 교수가 8월 19일（화）부터 23일（토）까지 휘닉스아일랜드 제주에서 열린 「제69회 한국진공학회 하계정기학술대회」에서 ‘보호진공과학상’을 수상했다. ‘보호진공과학상’은 한국진공학회 초대 회장인 보호（甫豪） 박동수 박사의 학술 기금 기부로 제정된 상으로, 최근 3년 이내 학회 학술지에 게재된 논문 가운데 우수 논문을 선정해 시상한다. 정구환 교수는 플라즈마 공정을 활용한 ZnO 나노소재 합성과 이를 기반으로 한 광촉매, 가스센서, UV센서 연구에서 탁월한 성과를 내왔으며, 최근에는 탄소나노튜브 복합소재를 개발하여 고효율 배터리 소재 응용 가능성을 입증하는 등 차세대 에너지 소재 연구에서도 주목할 만한 성과를 거두어 수상의 영예를 안았다. 정구환 교수는 “이번 수상은 그동안 연구 성과를 함께 만들어 온 대학원생들과의 공동 성과로 생각한다”며 “앞으로도 교육과 연구에 최선을 다해 학문 분야 발전에 이바지하겠다”고 밝혔다. 한편, 한국진공학회는 진공과학 및 기술 발전을 선도해 온 학술단체로, 반도체와 IT 디스플레이 산업뿐 아니라 최근에는 에너지·환경 분야로 연구 영역을 넓히며 약 4,000여명의 회원이 활발히 활동하고 있다.

2025-09-05

배터리융합공학과 정구환 교수, 의학과 박성철 교수 「제35회 과학기술우수논문상 」2개 분야 선

문화예술·공과대학 배터리융합공학과 정구환 교수와 의과대학 의학과 박성철 교수가 「제35회 과학기술우수논문상」 수상자로 각각 선정됐다. ‘과학기술우수논문상’은 창의적인 연구 활동을 통해 국내 학술지에 탁월한 논문을 발표한 과학기술인에게 수여되는 국내 최고 권위의 학술상이다. 1991년 제정 이후 2024년까지 총 5,675편의 논문이 선정되었으며, 올해는 488편의 추천 논문에 대해 전문위원회와 학술진흥위원회의 심층 평가를 거쳐 245편이 최종 선정됐다. 이번 수상자에는 이학 30명, 공학 90명, 농수산학 37명, 보건 59명, 종합 29명 등 각 분야에서 총 245명이 포함되었으며, 강원대학교는 공학과 보건분야에서 각각 우수 논문이 선정되는 성과를 거뒀다. 정구환 교수는 「LiFePO4 분말 위 탄소나노튜브의 직접 성장과 리튬이온전지 양극재로의 적용」 논문으로 ‘공학분야’ 우수 논문으로 선정되었다. 해당 논문은 차세대 배터리 산업의 핵심 소재로 주목받는 리튬이온전지의 성능 향상에 기여할 수 있는 고도화된 공정기술을 다룬 연구로 평가받았다. 박성철 교수는 「심장발목혈관지수와 발목상완지수를 기반으로 한 죽상경화증과 고위험 대장 샘종의 연관성」을 주제로 한 논문으로 ‘보건분야’ 수상의 영예를 안았다. 정구환 교수는 “이번 수상은 우리 연구실이 오랜 기간에 걸쳐 수행해온 리튬이온전지 소재 연구의 성과를 대외적으로 인정받은 뜻깊은 결과”라며 “앞으로도 고성능·고안정성 배터리 소재의 산업적 활용을 목표로 연구에 매진하겠다”고 밝혔다. 박성철 교수는 “본 연구는 국민 건강과 직결되는 대장암의 조기진단 가능성을 높이는 데 기여할 수 있는 계기”라며 “앞으로도 국민 건강에 실질적인 도움이 되는 의과학 융합 연구에 지속적으로 도전하겠다”고 전했다.

2025-07-23

「차세대 건식 공정 비불소계 감압 바인더」개발 배터리융합공학과 최성훈 교수

문화예술·공과대학 배터리융합공학과 최성훈 교수 연구팀이 기존의 환경 유해성과 성능 한계를 극복한 비불소계 고무 고분자 기반 감압 바인더 소재를 개발, 차세대 건식 공정 음극 제조에 적용 가능한 핵심 기술을 확보했다. 연구팀은 차세대 배터리 제조 기술로 주목받는 건식 공정에 최적화된 접착제 소재로서, 기존 Polytetrafluoroethylene（PTFE） 바인더의 환경 문제와 전기화학적 불안정성을 동시에 극복할 수 있는 감압형 고무 고분자 바인더를 구현하였다. 건식 공정은 분말을 용매 없이 직접 전극화 할 수 있어, 습식 공정 대비 건조 과정이 생략되고 에너지 소비가 낮아, 공정비용 절감 및 친환경성이 높은 기술로 평가되지만, 기존 PTFE 바인더는 분해반응과 생체 축적 문제로 지속적인 대체 요구가 제기되어 왔다. 이번에 개발된 감압 바인더는 상온에서 상용 롤-투-롤（Roll-to-roll） 전극 제조 조건에서도, 분말-투-필름（Powder-to-Film） 공정에서 대면적 전극 제조가 가능할 뿐만 아니라, 음극 전압 범위에서도 안정적인 특성을 유지, 고에너지 밀도 배터리 제조가 가능함을 입증했다. 또한, 감압 바인더는 전극 내 활물질 간에 브릿지 구조를 형성해 기계적 안정성과 전기전도성을 동시에 확보했으며, 7 mAh/cm² 이상의 두꺼운 전극 조건에서도 우수한 셀 성능과 수명 특성을 보여, 고용량 배터리 상용화를 위한 핵심 소재로서의 잠재력을 입증했다. 특히, 이번 연구 결과는 세계적 권위의 국제 학술지인 ‘ACS Energy Letters’（Impact Factor=19.3）에 게재되며, 차세대 배터리 공정의 경제성, 환경성, 성능 효율을 획기적으로 개선할 수 있는 소재 기반 기술로 평가받고 있다. 한편, 이번 연구는 한국에너지기술평가원의 ‘에너지국제공동연구 사업’의 지원을 받아 수행되었으며, 대구경북과학기술원（DGIST） 김진수 교수, 한국에너지기술연구원 연구진과의 공동연구를 통해 추진되었다.

2025-06-10

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