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2018-03 08

[동문]최원봉 美노스텍사스대 교수, 차세대 리튬황 전지 개발

▲최원봉 노스텍사스대학 교수 한양대 출신의 재미(在美) 학자 최원봉(금속학사 82, 금속학 석사 86) 미국 노스텍사스주립대 교수팀이 현재 정체 상태에 있는 리튬 이차전지의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 차세대 리튬황 전지를 개발했다. 최 교수팀은 이번 연구에 2차원 MoS2나노박막 기술을 적용했고 향후 상용화할 경우 소형 전자기기·드론·전기차 등의 성능 향상에 기여할 것이라는 전망이다. 리튬황 전지는 양극(兩極)소재로 황을, 음극(陰極)소재로 리튬금속을 사용하는 전지다. 널리 쓰이는 리튬이온 전지에 비해 에너지 밀도가 약 7배 높고 가격이 저렴해 최근 차세대 이차전지로 주목받고 있으나, 전기화학 반응 중 생성되는 ‘리튬 폴리설파이드’와 ‘리튬 덴드라이트’로 인해 수명이 짧고 다소 위험하다는 단점이 있다. 최 교수의 성과는 리튬황 전지의 수명을 늘렸다는 데 있다. 최 교수는 2차원 MoS2나노박막을 리튬 음극전극에 나노미터 두께로 입혀 리틈 덴드라이트 형성을 억제하고 리튬 폴리설파이드가 나오는 것을 효과적으로 방지했다. 2차원 나노박막을 입힌 리튬황 전지는 긴 수명을 가지는 것은 물론 리튬이온전지에 비해 높은 에너지 밀도를 가진다. 최 교수팀은 이번 연구를 통해 리튬황 전지가 차세대 리튬 이차전지로 나아가는 계기를 마련했다는 평가를 받았다. 이번 연구결과(논문명: ‘2D MoS2 as an efficient protective layer for lithium metal anodes in high-performance Li-S batteries)는 세계적 학술지 「네이처 나노테크놀로지(Nature Nano technology)」 2월호에 게재됐다. 이번 연구의 교신저자인 최원봉 교수는 세계 재료학회 펠로우로 MRS medal을 수상했고, 논문 200여편(피인용 횟수 1만 이상), 특허 90여건, 저서로 Graphene을 출간하는 등 세계적 나노테크놀로지 석학이다. 또한 최 교수는 한양대에서 학·석사 학위를 받았고, 2008년부터 2013년까지 한양대 교수로 재직한 바 있다.

2017-11 02

[학술]홍진표 교수, 신체 움직임으로 전기 생산하는 소자 개발

▲홍진표 교수 홍진표 물리학과 교수는 전도성 섬유(Conductive yarn, 원사)를 이용해 일상생활 속 신체 움직임으로 에너지를 생산하는 ‘1차원 섬유 실 기반 에너지생산 소자’를 세계최초로 개발했다. 이번 연구는 신체운동으로 발생한 에너지를 각종 전자기기에 공급하려는 목적으로 개발됐다. 기존 웨어러블 에너지생산 소자연구는 다루기는 쉽지만 생산 효율이 낮은 2차원 섬유 소자를 이용해 진행됐다. 홍 교수는 다양한 웨어러블 소자 응용 시 높은 효율을 낼 수 있는 1차원 섬유 실 기반 에너지 발생 소자를 연구했다. 이번 연구의 핵심은 기존 2차원 에너지 생산소자 한계점을 극복하고 궁극적으로 현재 사용 중인 유선 전원공급·충전 방식을 대체, 언제 어디서나 인체 움직임만으로 전기 생산이 가능한 차세대 에너지 생산 소자를 1차원 섬유 실로 만드는 것이다. 홍 교수는 “신체 움직임으로 자가 발전하는 웨어러블 에너지 소자를 구현했다”며 “해당 기술은 향후 헬스케어·아웃도어·방위산업 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 지원으로 진행됐고 연구결과(논문명 : Hierarchically Nanostructured One-dimensional Conductive Bundle Yarn-based Triboelectric Nanogenerators)는 세계 정상급 학술지인 「Advanced Materials」 11월호에 게재됐다.

2017-08 25

[학술]김선정 교수, 스스로 전기 생산하는 실 개발

▲김선정 교수 한양대 김선정 전기생체공학부 교수는 실(yarn)이 수축·이완·회전할 때 전기 에너지를 스스로 생산하는 트위스트론(twistron) 실을 개발했다. 트위스트론 실은 머리카락 두께보다 얇은 직경을 가진 탄소나노튜브로 구성된다. 김 교수는 탄소나노튜브를 꼬아 고강도·고경량의 실로 만들고, 이 실을 더 꼬아 고무밴드와 같은 코일형태로 만들어 탄성을 높였다. 이렇게 만들어진 실은 인공근육으로 쓰여 전해질 속에서 수축·이완·회전 운동 시 전기 에너지를 발생한다. 이번 연구의 핵심은 전기·화학적인 배터리 없이 전기 에너지를 스스로 생산할 수 있는 인공근육 실을 세계 최초로 개발한 것이다. 기존 인공근육은 에너지를 외부에서 공급해야만 움직일 수 있어 활용에 제한이 있었다. 이번 연구를 통해 인공근육이 자체적으로 움직일 수 있는 에너지를 생산·구동할 수 있게 돼 더 많은 활용이 가능해졌다. 김 교수는 “트위스트론 실은 반영구적으로 전기를 계속 생산할 수 있어 사용시간에 제한이 있는 기존 배터리를 대체할 수 신재생 에너지”라며 “실의 직경증가, 병렬연결 등의 연구를 통해 앞으로 배터리가 필요 없는 휴대폰이나 장기간 비행이 가능한 드론 개발 등 다양한 분야에서 사용 가능하다”고 말했다. 이번 연구결과(논문명 : Harvesting Electrical Energy from Carbon Nanotube Yarn Twist)는 세계적인 학술지 「사이언스(Science)」 8월호에 게재됐다. 이번 연구는 한양대와 미국 텍사스 주립대학을 주축으로 3개국 8개팀이 함께 진행됐다.