- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

- 아연 금속의 표면처리 기술 개발, 기존 아연 금속전지의 소재적 한계 극복 - 유연한 섬유형태로 제작 가능, 안전하게 입을 수 있는 인체 친화형 배터리 제작 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지저장연구단 이중기 박사 연구팀이 원천적으로 폭발이나 화재의 위험 없는 차세대 아연금속 전극 이차전지를 개발했다고 밝혔다. 이 전지는 신체에 착용할 수 있을 정도로 안전하고, 섬유형태로 제조가 가능하여, 향후 웨어러블 기기용 전원으로도 적용될 수 있다. 최근 리튬이온배터리를 활용한 다양한 전자기기에서 발생하는 화재 사고로 인해 안전한 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다. 화재의 주요 원인은 가연성의 전해질인데, 아연 이온 이차전지는 물 기반의 전해질을 사용하기 때문에 폭발위험이 없어 리튬이온배터리를 대체할 유력한 후보 가운데 하나이다. 하지만, 기존 아연 이온 이차전지의 핵심 소재인 아연금속 음극(-)은 물 기반 전해질에서 지속적으로 부식되는 문제가 있었다. 또한, 아연 이온이 금속 표면에 저장될 때, 나뭇가지 형태의 결정( 덴드라이트 : 아연 이온이 환원되어 금속 전극 표면에 증착될 때, 금속 표면 일부에서 비정상적으로 성장하는 나뭇가지 형태의 결정. 전극 부피팽창과 전극-전해질 사이 부반응 등을 유발해 전지의 안전성과 수명을 떨어뜨린다. (덴드라이트)으로 쌓여 전극 간의 단락을 일으켜 효율이 급격하게 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 아연금속을 복합화하거나 표면코팅, 형상 변형등 다양한 연구가 시도되고 있으나, 공정비용과 시간의 소모가 큰 한계가 있었다. KIST 이중기 박사팀은 금속전극 표면에 전류를 반복적으로 흐르게 했다가, 차단하는 싸이클 양극산화공법을 개발하여 아연금속의 산화막 표면코팅과 형상을 동시 제어에 성공하였다. KIST 연구진은 이 공법을 통해 아연금속 표면에 육각뿔 피라미드가 배열된 형상을 형성시켜 전기화학 반응 중에 덴드라이트의 발생을 원천적으로 억제했다. 싸이클 양극산화공법에 의하면 육각뿔 피라미드 형상의 윗부분은 두껍게, 측면 부분은 얇게 산화아연으로 덮여있다. 이와 같은 두께편차는 아연 금속이 상대적으로 산화아연이 얇은 측면에 쌓이도록 유도한다. 덴드라이트는 금속 표면에 수직 방향으로 쌓이기 때문에 문제가 되는데, 전극 표면에 수평 방향으로 아연금속막이 자라게 하는 본 기술은 덴드라이트 생성을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 산화아연막은 전해질과 직접 접촉하는 것을 차단함으로써 부식을 방지할 수 있었다. 개발된 아연금속 이차전지는 구조적, 전기화학적인 안정성으로 인해 상당한 가혹 조건(9,000mA/g, 약 2분 만에 총 용량의 완전충전 및 방전)으로 충·방전을 지속해도 1,000 사이클 동안 100%에 가깝게 용량을 유지하였다. KIST 연구진은 이와 같은 안정성을 바탕으로 유연한 섬유 형태로도 아연금속 이차전지를 제조하였다. 이 배터리는 자유롭게 구부릴 수 있고, 직물로 제작하여 옷이나 가방 형태로도 응용할 수 있었다.(ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 5, 5820-5830) KIST 이중기 책임연구원은 “이번 연구에서 개발된 고성능 아연금속 이차전지는 기존의 리튬이온배터리가 인체와 접촉하였을 경우 발생할 수 있는 잠재적 위험요인을 차단했다. 동시에 전지용량 측면에서도 기존 상용전지를 대체 가능할 수준의 우수한 전기화학적 성능과 함께 폭발, 화재의 위험이 없는 안전한 인체 친화형 차세대 이차전지로써 주목받을 것으로 기대된다.”라고 말하며, “높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능뿐만 아니라 간단한 공정을 바탕으로 제조공정에 대한 실용화 가능성에 대한 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 보인다.”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 중견연구자지원사업 등으로 수행되었으며, 이번 연구 결과는 재료과학분야 국제 저널인 ‘Advanced Functional Materials’ (IF: 16.836, JCR 분야 상위 3.981%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Functionalized Zn@ZnO Hexagonal Pyramid Array for Dendrite-Free and Ultrastable Zinc Metal Anodes - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지영 연구원(박사과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 이중기 책임연구원 <그림설명> [그림 1] 본 연구의 싸이클 양극산화 공법을 통해 표면이 개질된 아연금속 전극의 표면 형상 및 아연 이온 증착 거동, 표면이 개질된 아연금속 전극은 산화아연 막으로 인해 전해질과의 접촉을 차단하고 아연 이온을 하단으로 유도함으로써 수평적 증착이 이루어짐 [그림 2] (가) 기존의 아연금속 전극과 표면이 개질된 아연금속 전극으로 이루어진 대칭 셀에 대한 다양한 전류밀도에서의 전압 곡선. (나) 기존의 아연금속 음극과 표면이 개질된 아연금속 음극을 포함한 아연-이산화망간 전지의 방전용량 비교 (전류밀도: 9.0 A g-1) [그림 3] 섬유 형상의 아연금속 이온 전지 제조 방법 [그림 4] 다양한 종류의 기존 상용 배터리와 본 연구의 표면 개질된 아연금속 전극을 포함한 아연이온배터리의 출력밀도 및 에너지밀도 비교

안녕하세요. 혹시 crm (표준인증물질)을 제작 혹은 판매 하시는지 궁금하여 글 남겨봅니다. 제가 찾는 물질은 아래와 같습니다. 1. 쿠크르비타신 (Cucurbitacin) 2. 피세틴 (Fisetin) 3. 리그난 3종 (Lignan - Secoisolariciresinol, Lariciresinol, Pinoresinol) 혹시 구매가 가능하다면 견적서와 예상 배송 기간을 알려주시면 감사하겠습니다. 감사합니다.

[‘푸른하늘의 날’ 기념 인터뷰] 김진영 기후·환경연구소장 출연연 유일 지구환경변화 대응 R&D 수행 다양해지는 지구환경변화 요인 “연구 통해 안전사회 만들 것” 9월 7일은 '푸른 하늘의 날'이다. 우리나라가 주도해 채택한 최초의 유엔 기념일이자 국가 기념일이다. 2019년 뉴욕에서 열린 기후행동정상회의에서 처음 제안된 '푸른 하늘의 날'은 대기환경과 기후변화에 대한 국민의 이해와 대기오염 저감활동에 대한 범국가적 참여를 유도하기 위해 지정됐다. 전 세계가 맑은 공기를 실천하기 위한 다양한 이벤트를 진행한다. 깨끗한 지구환경은 과학기술계가 주요하게 다루는 과제 중 하나다. 전 세계에서 미세먼지와 온실가스 저감, 기후변화 대응을 위한 다양한 연구가 이뤄지고 있다. KIST의 기후·환경연구소도 미래기후와 환경변화로 인한 재난과 재해에 선제적으로 대응하는 연구를 추진하고 있다. 푸른 하늘의 날을 맞아 기후·환경연구소를 이끄는 김진영 소장을 만났다. 그는 "폭염, 홍수, 허리케인 등 기상이변 현상이 과거보다 증가하고 있다. 기후환경이라는 크고 넓은 범위에서 과학기술계가 해야 할 연구가 많다"며 "우리는 청정대기 및 수자원 확보를 위한 연구뿐 아니라 R&D 기획 등 정책분야에서도 전문성을 갖고 있다. 에너지가 아닌 관점에서 기후·환경에 특화된 R&D를 수행하는 유일한 출연연으로서 기후변화로 인한 재난, 재해 및 피해를 최소화하는 연구를 통해 안전하고 지속가능한 사회를 구현할 것"이라고 말했다. Q. 기후·환경연구소에 대해 설명을 부탁드립니다. A. 기후·환경연구소는 기후 및 환경변화 연구에 대한 필요성에 의해 2021년 7월 발족했습니다. 기존 환경연구를 하던 팀 중심으로 만들어졌는데요, 현재 ▲물자원순환연구단 ▲지속가능환경연구단 ▲청정대기센터가 소속되어 있습니다. Q. 각 연구단 역할이 궁금합니다 A. '물자원순환연구단'은 1970년 도시계획연구실을 모태로 설치돼 KIST 내에서도 오랜 R&D 노하우가 축적된 연구단입니다. 깨끗한 물과 수처리 관점에서 연구를 시작해 현재 가뭄이나 홍수, 물자원을 확보하기 위한 연구로 진화했습니다. 미세플라스틱과 같은 신종 오염물질 대응부터 가뭄으로 인한 물 부족 사태해결 등 물과 자원을 포함한 환경 전반에 관련된 문제들을 양적인 측면과 질적인 측면에서 접근하여 해결책을 제시할 수 있는 연구를 진행 중입니다. '지속가능환경연구단'은 안전한 생활환경 실현을 위한 국가적 도전과제를 수행합니다. 기후·환경연구소의 대표적인 과제로 기후변화에 대응하기 위한 인공강수 프로젝트를 시작했습니다. 이와 더불어 기후과학 연구로 분야를 확장하고 있는데, 극한기후, 탄소순환, AI를 활용한 기후모델링 등 전문가들이 협력해 기후·환경 문제 해결책을 제시하고 있습니다. '청정대기센터'는 미세먼지 등 대기환경 원인을 규명하고 문제해결을 위한 연구 및 R&D 정책 컨트롤타워 역할을 합니다. KIST에서 유일하게 연구파트와 정책파트가 공존하는 조직입니다. 또 하나 특이한 점은 센터의 연구 과제를 다른 연구소 및 대학들과 함께 수행한다는 점입니다. Q. KIST의 출연금을 외부에 오픈했다는 건가요? 쉽지 않은 결정이었을 텐데요. A. 미세먼지는 한 기관이 해결하기 어렵습니다. 다른 연구소와 힘을 합쳐 대응하기 위해 KIST 경영진들이 자체 출연금으로 과제를 만들어 연구비 절반가량을 외부에 개방했습니다. 현재 15개 기관과 함께 대기과학, 배출저감원천, 생활보호원천, 위해성기초 4대 분야 기초원천 연구를 수행 중입니다. 미세먼지는 국제협력도 중요해 중국 및 일본 등과 대기측정 등을 협력하고 있습니다. 위해성기초 분야에서는 여러 출연연들이 협력하여 미세먼지가 뇌를 포함한 다양한 인체 장기에 미치는 영향을 추적‧진단하는 연구를 수행하고 있습니다. Q. '푸른 하늘의 날'하면 미세먼지 없는 하늘이 가장 먼저 떠오릅니다. 미세먼지와 관련된 연구소 성과를 소개해주신다면요. A. KIST에서는 미세먼지의 발생 원인부터 인체 영향까지 다양한 성과를 발표했습니다. 미세먼지에 노출된 뇌 분석을 통해 운동능력 감소 및 불안감과 뇌염증 반응 증가 등을 확인했고, 중국에서 유입된 미세먼지가 국내 배출된 물질과 상호작용해 국내 초미세먼지 농도를 더욱 증가시키는 과정을 규명하기도 했습니다. 미세먼지 저감을 위한 다양한 성과도 냈는데요, 선박과 자동차 엔진 등에서 나오는 질소산화물이 2차적으로 미세먼지를 생성한다고 알려진 만큼 질소산화물을 저온에서 잡아내는 친환경 촉매를 개발해 두산엔진 등에 기술이전했습니다. Q. 미세먼지 연구도 시간이 지날수록 방향성이 달라지나요. A. 최근 넷제로, 탄소중립의 중요성이 커지면서 다양한 관점의 연구가 필요해졌습니다. 예를 들어 전기차가 미세먼지를 발생시키지 않는다 기대하지만, 배터리 무게에 의해 차체가 더 무겁다보니 브레이크나 타이어 마모 등에 의한 비배기 미세먼지는 상대적으로 더 많이 발생합니다. 뿐만 아니라 미래 청정에너지로 꼽히는 암모니아는 미세먼지를 생성하는 전구물질인 만큼 미연소 암모니아나 누출에 대비해야 하고, 연소과정에서 발생하는 질소산화물 저감 등을 위한 고민과 정책이 필요합니다. 최근 과학기술정보통신부에서 넷제로시대 대응을 위한 미세먼지저감 연구를 시작하는 이유이기도 하며, 앞으로 이러한 문제를 선제적으로 대응하기 위한 관련 연구가 더 활발히 진행되어야 할 것으로 생각합니다. Q. KIST에서 오래해 온 미세먼지 외에 기후·환경연구소 성과는 무엇이라 생각하시나요. A. 기후·환경연구소가 생긴 첫 해에는 정상급의 아주 탁월한 성과는 별로 없었는데요. 올해에는 이달의 KIST인상을 벌써 두 번이나 받았습니다. 3월 이달의 KIST인상 수상자인 변지혜 박사는 산업 100대 물질인 과산화수소를 태양에너지를 이용해 친환경적으로 생산하는 기술을 개발하였고, 8월 이달의 KIST인상 수상자인 최재우, 정경원 박사는 폐기물로부터 귀금속 회수율을 획기적으로 높이는 기술을 개발하여 기술이전을 했습니다. 그 외에도 수열과 태양에너지를 이용한 물 부족 문제 대비, 미세플라스틱 연구 등 다양한 수월성 성과를 도출하고 있습니다. 앞으로 연구자간 더욱 활발한 협력 등을 통해, 기후변화에 대응할 수 있는 혁신적인 성과들이 더 많이 나올 것으로 기대합니다. Q. 기후·환경연구소에서 내세운 목표 중 하나가 구름챔버 구축입니다. 구름챔버에 대해 설명해주신다면요. A. 미래 기후변화와 지구환경변화에 대응하기 위해 구름챔버를 구축 중입니다. KIST 구름챔버는 목적에 따라 팽창식 또는 대류식으로 구름을 생성할 수 있는 세계 유일의 이중방식이며, 이를 활용하면 인공강수나 강수와 미세먼지의 상관성 등 다양한 과학적 연구가 가능합니다. 특히 인공강수를 위해 필요한 것이 구름을 만드는 씨인 응결핵인데요, 응결핵 개발은 소재연구자들과 함께 연구를 진행하고 있습니다. 이처럼 구름씨 물질을 개발하고 구름챔버를 통해 성능을 검증하는 전체 과정을 아우르는 기술 개발은 KIST가 전 세계 중 유일합니다. 이는 KIST에 소재와 계산과학 등 다양한 연구자들이 모여 있어 가능하며, 향후 기후·환경을 연구하는 연구자들과 더 폭넓은 시너지를 낼 수 있을 것으로 기대합니다. 챔버는 현재 설계를 진행하면서 구름 측정에 필요한 장비를 들여오는 중이고요, 향후 챔버가 완성되면 소재팀에서 개발한 응결핵을 활용해 구름이 생성되는 과정을 챔버로 모사할 수 있고, 드론 등을 활용한 야외 실험과 연계하면 실용적이고 수월성 있는 성과를 만들어낼 수 있을 것으로 보입니다. Q. 앞으로 기후·환경연구소가 어떤 조직이 되길 바라시나요. A. 저희가 신생 조직이다 보니 다른 연구소/본부에 비해 아직 인력규모가 작습니다. 이에 따른 어려움도 있지만 개개인의 역량을 발휘할 기회가 많이 주어지고 무언가 해보려는 의지가 강한 연구자들이 많아, 이런 노력들이 모이면 수년 내 우리가 목표로 했던 일들을 차근차근 이루어나갈 수 있지 않을까 기대합니다. 기후·환경연구소가 출범한지 불과 2년 정도밖에 안되었지만, 기후변화, 그리고 우리의 안전한 삶에 대한 무거운 책임감을 가지고 있습니다. 이상기후 등 다양한 이슈에 대해 함께 도전하고 더 나은 지구환경을 만드는데 일조하는 조직이 되도록 최선을 다하겠습니다.