한국전지산업협회가 주관한 ‘제2회 배터리 산업의 날’ 행사에서 한기문(신소재공학부 석사과정 2) 씨가 전지산업 발전 유공자 포상을 받았다. 제2회 배터리 산업의 날 행사는 지난 1일에 열렸으며, 국내 배터리 사업을 기념하고 지속적인 발전을 도모하고자 마련됐다. 지난해 한국전지산업협회와 산업통상자원부는 매년 11월 1일을 배터리 산업의 날로 제정했으며 이번 행사는 이를 기념하는 첫 공식 행사였다. 이날 한 씨를 비롯해 이차전지 전문 인력 양성 사업에 참여한 석·박사 우수 학생 10명에게 포상이 수여됐다.

한 씨는 “아직 부족하고 배워야 할 점이 많음에도 수상자로 추천해준 윤종승 교수님과 협회에 감사하다”며 “이번 수상은 앞으로 더 잘하라는 의미로 받아들이겠다”고 수상 소감을 밝혔다.

한양대 신소재공학부에서 학부 생활을 보낸 한 씨는 전공 수업에서 재미를 느껴 대학원 진학을 결정했다. 한 씨는 “신소재공학은 재료과학과 공학이 섞인 전공으로 넓은 분야를 배울 수 있지만 깊이가 얕다는 단점이 있다”며 “전공 분야에서 전문성을 키우기 위해서는 대학원 진학이 필수라고 생각했다”고 진학 계기를 답했다.

한 씨는 윤종승 신소재공학부 교수가 운영 중인 ‘Meso-Scale Lab’에 소속돼 이차전지 분야를 연구하고 있다. 그는 “학부 시절 ‘결정구조 분석’, ‘X선 회절’이라는 전공 수업에 흥미를 느껴 이차전지의 구조 분석 분야에 관심을 가졌다”며 “Meso-Scale Lab에서 학부 연구생을 거치며 전자현미경을 활용한 구조 분석 분야를 전공하기로 했다”고 말했다.

‘양극재의 단결정화’는 한 씨의 주 연구 분야다. 양극재란 이차전지의 구성 요소 중 하나로 리튬이온 배터리의 용량과 평균 전압을 결정하는 소재다. 주로 대표되는 양극재는 NCM(니켈·코발트·망간)으로, 국내에서 연구 및 생산되고 있다. 이 NCM에서 니켈의 함량을 높이면 저장 용량이 높아지는 대신 안정성이 떨어지는 단점이 있다.

단결정이란 원자가 규칙적으로 배열돼 하나의 결정을 이룬 것이다. 양극재를 수 마이크로 크기로 단결정화 시키면 내구성이 높아져 안정성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있어 단결정화 캡스 토토사이트는 필수적이다.

한 씨는 NCM의 안정성과 성능을 개선하고자 양극재 입자의 단결정화 연구를 시도하고 있다. 한 씨는 “니켈 함량을 높였을 때 단결정화를 하면 소재의 성능이 좋지 않은데, 그 이유를 분석하는 연구를 주로 하고 있다”며 “TEM(Transmission Electron Microscope)이라는 전자현미경으로 미세 구조를 분석해 구조 변화에 따른 성능 변화를 찾고 있다”고 말했다.

그는 석사과정을 거치며 제1 저자 논문 ‘Structure Stability of Single-Crystalline Ni-Rich Layered Cathode upon Delithiation’을 에너지 및 나노 물질 연구 국제학술지인 <ACS Publication>에 올리는 등 뛰어난 성과를 냈다. 해당 논문은 단결정화와 구조의 안정성에 관한 연구 내용을 담고 있다.

한 씨는 주로 TEM을 활용한 연구를 진행해왔다. 그는 “이차전지 연구에서 TEM을 활용한 입자 미세 구조 분석은 필수적이다”며 “일반적인 현미경은 가시광선의 빛을 활용하는 데 반해 TEM은 넓은 영역의 빛을 활용하기에 고해상도의 이미지를 볼 수 있다”고 말했다.

TEM을 이용하면 배터리가 충·방전 될 때 결정 구조의 변화 정보를 파악하기 쉽다. 그는 “TEM은 이차전지 연구뿐만 아니라 반도체, 디스플레이, 철강, 센서 등 신소재공학에서 다루는 여러 연구 분야에 포괄적으로 사용된다”며 “추후 TEM 활용 분야에서도 전문성을 기르고 싶다”고 말했다.

한 씨는 석사과정을 마친 후 포스코케미칼에 입사할 예정이다. 한 씨는 “학부생 시절에 포스코케미칼의 산학 장학생을 모집한다는 소식을 듣고 지원했었다”며 “장학생 합격 후 대학원에 입학해 관련 프로젝트를 진행하고 있으며, 포스코케미칼 측의 정기적인 리뷰와 피드백을 받고 있다”고 답했다. 이어 그는 “이러한 과정이 실력 향상에 많은 도움이 됐기에 포기하지 않고 연구를 계속 이어갈 수 있었다”며 “최종 입사를 위해 석사학위를 마치고 어학성적을 취득할 예정이다”고 말했다. 

마지막으로 한 씨는 대학원 진학을 준비하는 한양인에게 조언을 전했다. 그는 “학부 시절에는 전공 공부와 영어 공부를 열심히 하길 추천하며 진학 희망 분야의 논문을 많이 읽어보길 권한다”며 “대학원 진학 결정을 위해 학부 연구생 등의 제도에 참여하며 적성을 탐구해보길 바란다”고 전했다.