나노신소재 ‘맥신’ 개발, 차세대 배터리 상용화 앞당기다

국립한국교통대학교 환경에너지 연구실 인인식 교수(왼쪽), 이승준 교수. 사진Ι국립한국교통대학교

[스포츠서울 | 신재유 기자] 꿈의 신소재로 불리는 2차원 나노신물질 맥신(MXene)을 이차전지 전극에 적용하여 배터리의 수명과 용량을 확대시키는 기술이 개발돼 주목받고 있다. 이를 성공시킨 주역은 국립한국교통대학교(KNUT·총장 윤승조) 환경에너지연구실(교수 인인식/이승준)이다.

인인식 교수는 나노화학소재공학과 전공 교수로서 다양한 유무기 하이브리드 재료 합성과 그래핀, 맥신 등 나노신소재에 관한 연구를 활발히 진행한다. 특히 맥신 분야에 특화된 전문가로서 표면 개질 공정으로 맥신 소재의 분산성을 향상시켜서 다양한 제품에 적용하는 원천 기술을 확보했다.

그는 레이저 플라즈마를 활용한 나노소재 제조 기술 분야에서 뛰어난 연구 성과를 거둔 이승준 교수 팀과 함께 맥신의 높은 전기/열 전도성, 우수한 기계적 특성을 다양한 응용 분야에 적용하는 연구를 수행해왔다.

영국 맨체스터대학교 스핀 아웃기업인 나노플렉서스(Nanoplexus) 社의 표면 개질 맥신 페이스트를 LFP(리튬인산철) 배터리 양극재 및 실리콘 음극재용 도전재에 적용하여 양극/음극 임피던스가 최대 70% 감소해 에너지 밀도가 높아진 것을 확인했다.

연구 팀은 이를 바탕으로 맥신 소재 표면을 다양한 종류의 유기화합물로 개질해 하이니켈 양극재, 실리콘 음극재, 건식공정 등 차세대 배터리 분야에서 필요로 하는 고전도 도전재로 적용하는 데 성공했다.

2024 스포츠서울 라이프특집 혁신한국인&파워코리아에 선정된 국립한국교통대 환경에너지연구실에서 개발한 ‘차세대 배터리 전극 전용 MXene 도전재’는 친환경 유기 용매에서도 안정적으로 분산된다.

표면개질 맥신 소재는 물로만 분산되고 물에서 산화되는 기존 맥신의 문제점을 극복하고 산업 분야 응용에 적합한 용매에서의 우수한 분산성과 안정성을 동시에 확보했다. 이로써 신소재로 개발되면 이차전지 전극, 태양전지 계면, 인쇄전자 전극, 바이오센서 분야에 활발히 적용되면서 차세대 배터리 상용화를 앞당기고 향후 첨단 산업 경쟁력 강화에 기여할 것으로 예상된다.

국립한국교통대 환경에너지연구실은 2023년 6월 이차전지 연구와 관련 인재 양성에 힘쓰는 이차전지 장비 전문 기업 나인테크와 MOU를 체결 및 이차전지 소재 전문 기업인 자이언트케미칼과 이차전지용 핵심 소재 개발을 진행중에 있다.

교육부 BK21 FOUR 사업단장, 중점대학사업단장으로서 ‘충북 K-배터리 오픈랩’ 프로젝트를 주도하는 인인식 교수는 “표면 개질 맥신은 기존 이차전지 소재의 특성을 뛰어넘는 문샷(moonshot) 소재이며 차세대 이차전지 산업의 핵심 소재로 활용될 것”이라고 말했다. wayjay@sportsseoul.com

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