경상국립대 김주형 교수, '나트륨 메탈 전지의 덴드라이트 억제하는 안정적인 음극' 개발 [대학소식]

동결 주조 기술로 메탈 전지의 수명을 획기적으로 향상시키는 데 성공
이차전지 소재 분야 세계적 학술지 '에너지 스토리지 머티리얼즈' 게재

경상국립대(GNU·총장 권순기) 공과대학 나노신소재융합공학과 및 나노·신소재공학부(세라믹전공) 김주형 교수(경상국립대 그린에너지융합연구소 전지연구센터장) 연구팀이 동결 주조 기술을 이용해 3차원 호스트 음극을 개발해 나트륨 메탈 전지의 안정성 및 수명 특성을 획기적으로 향상시키는 데 성공했다.

이번 연구는 한국연구재단 신진연구지원사업 및 기초연구실지원사업의 지원을 받았으며 김주형 교수팀의 이상준 석사과정생이 연구에 참여했다.

나트륨은 저렴한 가격 때문에 차세대 전지 중 주목받는 소재다. 현재 높은 용량 특성을 요구되고 있어 높은 비 용량을 가진 메탈을 음극 자체로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이다. 하지만, 구동 시 발생하는 덴드라이트(Dendrite)로 인해 내부 단락이 일어나 화재나 폭발로 인해 매우 높은 안정성을 요구한다.

이번 연구에서 개발된 3차원 호스트 음극은 높은 전자전도도 및 다공성 구조를 통해 이온 흐름을 균일하게 해 불가항력적으로 발생하는 덴드라이트의 성장을 음극의 3차원 구조 내에서 효율적으로 제어함에 따라 장시간 배터리 시험에서도 안정적인 성능 구현이 가능하다. 

또한 3차원 구조는 비가역적인 용량을 만들어내는 'Dead Na'을 줄여 높은 수명 특성 및 안정성이 크게 증가됐다.

김주형 교수는 "본래 나트륨 전지는 반응성이 높아 실제 산업에서 사용되는 전해질 시스템을 사용하기에 많은 어려움이 있다"며 "하지만 이번 연구를 통해 개발한 음극은 해당 전해질을 사용함에도 안정적인 구동이 가능해 나트륨 메탈 전지의 상용화를 위한 도움이 될 것으로 기대된다"고 전했다.

이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 엘스비어(Elsevier)에서 발행하는 이차전지 소재 분야 우수SCIE 학술지인 '에너지 스토리지 머티리얼즈(Energy Storage Materials)'(I.F. 20.4, JCR Rank 상위 4.2%)에 게재됐다.

진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com

◆경상국립대, 탄소중립 캠퍼스 조성 앞장...그린캠퍼스 우수대학 선정 '환경부장관상' 수상

경상국립대(GNU·총장 권순기)는 지난 12일 환경부가 주최하고 한국환경보전원에서 주관한 '2023 그린캠퍼스 성과보고회'에서 '그린캠퍼스 추진성과 우수대학'으로 선정돼 환경부장관상을 수상했다. 

2023 그린캠퍼스 성과보고회는 그린캠퍼스 선정 대학과 우수활동 환경동아리들이 참석한 가운데 추진성과가 우수한 1개 대학과 6개 환경동아리를 시상하고 그린캠퍼스 추진성과 우수사례 및 환경동아리 우수활동 사례 발표를 위해 마련됐다.

경상국립대는 그린캠퍼스 1차 연도에 '캠퍼스 그린 뉴딜 모델 정립 및 시범운영'을 목표로 △GNU(Green New-deal University) 캠퍼스 구현 발전 로드맵 구축 △GNU 탄소중립 뉴스레터 제작 △탄소 활용 능력 교육(Carbon Literacy Training) 프로그램 운영 △캠퍼스 탄소중립 전문가 특강 개최 △탄소중립 그린캠퍼스 환경동아리·서포터즈 운영 △다회용기 사용 촉진 캠페인 ‘#용기내 챌린지’ 실시(중소벤처기업진흥공단 협업) △잔반제로 캠페인 △텀블러 사용자 1천원 할인 이벤트(텀블러 사용 활성화 이벤트) 등 대학 구성원뿐만 아니라 지역사회와 함께 개방형 그린캠퍼스 조성을 위해 다각적인 노력을 기울여 왔다.

특히 GNU 탄소중립 포털을 구축해 경상국립대에서 추진하는 탄소중립 정책을 홍보하고 기후위기 정보를 공유했으며 GNU 탄소중립실천 모바일 앱을 개발해 탄소중립 실천 활동 확산 및 활동 실적에 맞는 인센티브를 지원하고 있다.

또한 탄소중립 및 지속가능발전에 대한 융·복합 사고와 능력을 갖춘 인재양성을 위한 학제간 통합교육과정인 '지속가능발전(Sustainable Development) 리터러시' 마이크로디그리 과정을 신설·운영하고 있으며 탄소중립/ESG 경영 마이크로디그리 과정도 개설할 예정이다.

경상국립대 환경동아리 위더스(With-Us, 회장 김두헌 항노화신소재과학과 4학년)도 '2023 그린캠퍼스 성과보고회'에서 전국 20개 그린캠퍼스 대학 환경동아리 중 최우수상(1등)에 선정돼 환경부장관상을 수상했다. 

위더스는 지난 2019년부터 올해까지 매년 우수 환경동아리로 선정됐으며 이번 수상으로 전국 유일 '5년 연속 우수 환경동아리 선정'이라는 영예를 안았다. 

위더스는 이번 활동으로 △다회용품(텀블러) 사용 활성화 캠페인 △초·중학생 대상 플로깅 △대학 인근 무단투기 절감 운동 △환경벽화 조성 △초·중학교 환경동아리 멘토링 △중학생·지역사회 주민 대상 환경교육 △그린캠퍼스 전시회 등 자원순환 관련 친환경 확산 활동을 위해 지역 내 여러 기관·단체들과 협력하여 적극적으로 환경 활동을 펼쳐왔다.

정재우 부총장은 "그린캠퍼스 조성사업 '우수대학' 선정과 대학 '우수활동 환경동아리 최우수상'을 수상한 것은 그동안 대학 구성원 모두가 캠퍼스 탄소중립 실천을 위한 각종 프로그램에 적극적으로 참여해 얻은 결과물이다"며 "특히 정부의 탄소중립 정책에 대학이 중심이 돼 지방자치단체 및 공공기관 등과 긴밀하게 협력해 지속가능한 탄소중립 사회를 만들어가겠다"고 말했다.

진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com