“미래 전기차 배터리 해결” GIST 대학원생…현대모비스 전동화 우수논문대회 수상

‘제1회 현대모비스 전동화 우수논문대회’에서 우수상과 장려상을 수상한 이창현(왼쪽부터) GIST 신소재공학과 석박사통합과정 이창현 학생과 조진현 학생이 시상식에서 기념촬영을 하고 있다.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 신소재공학과 엄광섭 교수 연구실 소속 대학원생 2명이 ‘제1회 현대모비스 전동화 우수논문대회’에서 각각 우수상과 장려상을 수상했다고 밝혔다.

이번 대회에서 GIST 석·박사통합과정 이창현 학생과 조진현 학생이 배터리 셀 분과 박사과정 부문에서 각각 우수상과 장려상을 수상했다.

‘현대모비스 전동화 우수논문대회’는 전동화 및 미래 모빌리티 핵심 기술 분야의 우수한 연구 성과를 발굴하기 위해 올해 처음 개최된 학술 논문 대회다.

국내외 대학원생을 대상으로 감속기, 배터리 셀, BSA(배터리시스템), ICCU(통합충전제어장치), 전력반도체 등 전동화 핵심 요소 기술 전반을 5개 분과로 나눠 평가했으며, 총 상금 규모는 1억 200만 원에 달한다. 수상자들은 전동화 분야 핵심 연구 인재로서의 연구 역량과 기술적 잠재력을 공식적으로 인정받았다.

우수상을 수상한 이창현 학생은 차세대 배터리의 핵심 과제로 꼽히는 리튬 금속 음극의 불안정성 문제를 해결할 수 있는 새로운 계면 설계 기술을 제안했다.

그는 리튬이 고르게 쌓이지 않아 배터리 수명이 짧아지는 문제에 주목해, 극소량의 주석(Sn)을 활용한 얇은 보호층을 빠른 공정으로 형성하는 방법을 개발했다. 이 보호층은 충·방전 과정에서 배터리 내부에 뾰족한 침처럼 자라 전극을 손상시키고 수명과 안전성을 떨어뜨리는 ‘덴드라이트’의 생성을 효과적으로 억제한다.

그 결과 배터리를 오래 사용해도 성능 저하가 적고, 고에너지 밀도와 높은 안전성이 동시에 요구되는 차세대 전동화 배터리 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 가능성을 보여 줬다. 특히 복잡하거나 시간이 많이 드는 공정이 아니라는 점에서, 실제 산업 적용 가능성을 제시한 연구로 높은 평가를 받았다.

장려상을 수상한 조진현 학생은 빠르게 충전할수록 배터리가 부풀고 손상되기 쉬운 문제를 해결하기 위한 새로운 배터리 구조 설계를 제안했다.

그는 충전 속도를 높일 때 리튬이 한쪽 표면에만 달라붙어 성능이 떨어지는 현상에 주목, 리튬이 내부 공간 전체에 고르게 분산되도록 유도하는 구조를 설계했다. 그 결과 약 12분 만에 충‧방전이 완료되는 고속 충전 조건에서도 배터리가 부풀지 않고 안정적으로 작동하는 리튬 금속 배터리를 구현했다.

이창현 학생은 “그동안 주로 연구 단계에서 논의되던 리튬 금속 음극 기술이 실용화 관점에서도 의미를 인정받아 더욱 뜻깊다”며 “연구의 방향과 깊이를 끝까지 고민하도록 지도해 주신 엄광섭 교수님께 감사드린다”고 소감을 밝혔다.

한편 이번 대회 수상자를 배출한 엄광섭 교수 연구실은 연료전지와 배터리 등 전기화학 기반 에너지 전환·저장 시스템의 성능 저하 원인을 규명하고, 이를 개선하기 위한 소재 및 구조 설계 연구를 수행하고 있다.