에너지화학공학과

대학소식 2026년 05월 08일 금요일

UNIST, 스타트업과 LFP 폐배터리 직접재생 전주기 플랫폼 구축

UNIST가 스타트업 4곳과 함께 LFP(리튬인산철) 폐배터리 재활용 기술의 전주기 순환 플랫폼을 구축한다. 사용후 배터리의 분리·회수부터 재생 셀 제조, 성능평가까지 이어지는 기술 체계를 마련해 LFP 배터리 직접 재생 기술을 상용화 단계로 끌어올린다는 목표다. UNIST 해수자원화기술연구센터는 ‘2026년 대학연구소·스타트업 공동 혁신 R&D 지원사업’에 선정돼 4년간 총 60억 원 규모의 사업비를 확보했다고 8일 밝혔다. 이번 선정으로 UNIST는 과학기술정보통신부와 과학기술사업화진흥원(원장 김병국)이 추진하는 스타트업 밀착형 R&D 사업에서 전국 2개 거점 연구소 중 하나를 맡게 됐다. 이 사업은 대학 연구소를 중심으로 스타트업과의 공동 연구개발, 수요기업 발굴, 투자 유치까지 잇는 사업화 연계형 프로그램이다. 연구 성과가 실험실에 머물지 않고 제품·서비스 개발과 시장 검증으로 이어지도록 설계된 사업이다. UNIST가 수행할 과제는 ‘LFP 배터리 직접 재생 전주기 순환 플랫폼 구축’이다. 사용후 배터리에서 유용 자원을 분리·회수하고, 이를 재생 셀 제조와 성능평가로 연결하는 기술 체계를 세운다. 공동연구개발기관으로는 UNIST 입주기업인 이지마이닝, 포세이돈배터리, 데커스솔루션, 한국전지안전 등 4곳이 참여한다. 이번 과제의 핵심은 LFP 폐배터리 재활용 기술을 연구 단계에서 사업화 단계로 전환하는 데 있다. UNIST는 참여 스타트업들이 시장 진입 과정에서 필요로 하는 핵심 기술을 고도화하고, 각 기업의 기술이 제품과 서비스로 구현될 수 있도록 연구개발과 실증 전 과정을 밀착 지원할 계획이다. 산학협력단은 후속 사업화를 뒷받침한다. 비즈니스 모델(BM) 고도화, 마케팅 등 맞춤형 프로그램을 제공하고, 보유한 네트워크와 사업화 인프라를 활용해 수요처 발굴과 투자 연계를 돕는다. 이를 통해 참여 기업의 기술적 한계를 낮추고 시장 진입 속도를 높인다는 방침이다. 강석주 해수자원화기술 연구센터장은 “LFP 배터리 직접 재생 공정은 국내 이차전지 산업이 글로벌 시장에 진입하는 데 필요한 핵심 경쟁력이 될 것”이라고 말했다. 박종래 총장은 “대학은 산업 현장이 필요로 하는 인재를 키우고, 스타트업은 연구와 투자, 수요처 연계를 받을 수 있어야 한다”며 “UNIST를 실제 기술혁신이 가능한 산학협력 플랫폼으로 발전시켜 나가겠다”고 전했다.

커뮤니티 2026년 04월 28일 화요일

“인간 감각을 전자화하다” 고현협 교수, 과학의 날 대통령표창 영예

UNIST 에너지화학공학과 고현협 교수(학과장)가 2026년 과학의 날 기념 정부포상에서 대통령표창을 수상했다. 생체모사 전자피부와 오감 센서 연구로 인간의 촉각·미각·청각을 플렉서블 전자소자로 구현한 성과를 인정받았다. 고 교수의 대표 성과는 손가락 피부를 본뜬 전자피부다. 사람 피부처럼 촉각은 물론 미세한 질감과 온도까지 동시에 감지한다. 이 전자피부 기술은 다른 감각 영역으로도 확장됐다. 혀의 미각 원리를 응용해 떫은맛까지 구별하는 인공혀, 달팽이관 원리를 적용해 다양한 주파수의 소리를 구분하는 청각 센서가 대표적이다. 피부에 붙여 소리를 내거나 받아들이는 초박막 투명 스피커·마이크로폰도 개발했다. 자연을 모사한 기능성 소재 연구에서도 성과를 냈다. 식물 세포의 광반응성을 모사해 빛으로 이온 흐름을 제어하는 맥신(MXene) 나노채널, 문어 빨판을 본떠 온도에 따라 접착력이 달라지는 스마트 접착패드 등이 있다. 이러한 기술은 로봇이 물체의 질감과 온도를 느끼고, 웨어러블 기기가 몸의 신호를 처리하며, VR·AR 기기가 더 생생한 감각을 전달하는 데 필요한 핵심 부품 기술로 평가된다. 의료·재활 장치, 인간-기계 인터페이스, 사물인터넷 등 차세대 산업 전반으로도 확장될 수 있다. 그는 2010년 UNIST에 부임한 이후 국제 학술 논문 168편을 발표했다. 구글 스칼라 기준 피인용 횟수는 2만1000회, h-지수는 75로, 세계 수준의 학술 영향력을 보여준다. 고현협 교수는 “과학의 날에 수상한 대통령표창은 기능성 나노소재 및 소자 연구실 구성원 모두가 함께 만든 결실”이라며 “늘 곁에서 함께 고민하고 밤을 지새우며 연구를 완성해 온 연구실 식구들에게 깊이 감사한다”고 소감을 전했다. 한편, 이번 표창은 지난 21일 서울 강남구 한국과학기술회관에서 열린 ‘2026년 과학·정보통신의 날 기념식’에서 수여됐다. 행사에서는 과학기술·정보통신 분야 유공자 164명이 정부포상을 받았으며, 과학기술 진흥 부문에서는 대통령표창 22명을 포함해 총 89명이 수상했다.

연구 2026년 04월 22일 수요일

버려진 바이오자원, 수소와 화학소재로 재탄생!

*본 보도자료는 한국재료연구원 주관으로 작성되었습니다. (보도자료 바로 가기) □ 한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진) 에너지·환경재료연구본부 수소전지재료연구센터 양주찬 박사 연구팀은 울산과학기술원(UNIST, 총장 박종래) 에너지화학공학과 장지욱, 임한권, 이호식 교수 연구팀과 공동으로, 바이오디젤(식물성 기름 등을 활용한 친환경 연료) 산업 부산물인 글리세롤을 활용해 수소와 고부가가치 화학물질을 동시에 생산할 수 있는 고효율 전기화학 시스템을 개발했다. 이번 연구는 기존 수전해 공정의 핵심 병목이었던 산소 발생 반응(OER, Oxygen Evolution Reaction)을 대체해, 수소 생산 효율을 높이고 활용 범위를 확장한 차세대 전환 기술을 완성했다는 점에서 의미가 있다. □ 수소는 탄소중립 시대의 핵심 에너지원으로 주목받고 있으며, 이를 친환경적으로 생산하기 위한 수전해 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 수전해 방식은 물을 전기로 분해하는 과정에서 양극에서 필수적으로 동반되는 산소 발생 반응(OER)이 에너지를 많이 요구하고 반응 속도도 느려 전체 공정 효율을 떨어뜨리는 한편, 경제성까지 낮추는 한계가 있었다. □ 연구팀은 이러한 한계를 극복하고자, 물을 대체해 유기물인 글리세롤을 활용하고 이의 산화 반응(GOR, Glycerol Oxidation Reaction)을 양극에 적용한 음이온 교환막 수전해 시스템을 개발했다. 글리세롤은 바이오디젤 생산 과정에서 대량으로 발생하는 저가 부산물로, 이를 활용하면 기존 대비 더 적은 에너지로 반응을 유도할 수 있다. 또한 구리-코발트 기반의 비귀금속 촉매를 적용해 고가의 귀금속 없이도 높은 반응 활성과 안정성을 확보했으며, 1.31V의 비교적 낮은 전압에서도 110mA/㎠의 높은 전류밀도를 구현했다. □ 특히 이번 기술은 수소 생산과 동시에 포름산염(formate)과 같은 화학 원료를 함께 만들어낼 수 있어 기존 수전해 기술과 차별화된다. 기존 수전해 기술이 수소만 생산하는 단일 공정이었다면, 이번 기술은 에너지와 화학소재를 동시에 생산하는 복합 공정으로 확장한 것이다. 연구팀은 생성되는 물질의 약 96%를 원하는 화학물질(포름산염)로 전환하는 데 성공했으며, 79㎠ 규모의 대면적 전해셀에서도 안정적인 성능을 확인해 실험실 단계를 넘어 실제 산업 공정 적용 가능성도 입증했다. □ 이번 기술은 폐바이오 자원을 활용해 수소와 화학 원료를 동시에 생산할 수 있는 전기화학 플랫폼으로, 그린수소 생산 비용 절감과 자원 활용 효율을 동시에 높일 수 있다는 점에서 의미를 가진다. 특히 에너지와 화학 산업을 하나의 공정으로 연결하는 탄소중립형 생산 기술로, 기존의 분리된 생산 구조를 통합할 수 있다는 가능성이 있다. 여기에 나아가 연속공정 전환과 메가와트(MW)급 스케일로 확장할 수 있어 실제 산업 공정에 적용할 수 있는 실용적 기술로 발전이 기대된다. □ 연구책임자인 KIMS 양주찬 책임연구원은 "이번 연구는 저렴한 비귀금속 촉매를 대량으로 합성하고, 이를 실제 상용화 가능한 수준의 대용량 전해조 시스템에 적용해 성능을 입증했다는 데 큰 의미가 있다"고 강조했다. 또한 UNIST 장지욱 교수는 "글리세롤과 같은 바이오 부산물을 고부가가치 화합물로 전환하는 기술은 탄소 중립 달성과 수소 경제 활성화를 동시에 앞당길 수 있는 핵심 전략이 될 것"이라고 말했다. □ 본 연구는 국가과학기술연구회, 한국에너지기술평가원, 한국연구재단, 한국산업기술평가관리원의 국가연구개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 또한 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨팅 인프라와 포항가속기연구소의 방사광 가속기 시설을 활용하여 핵심 분석 및 계산 연구를 진행했다. 연구 결과는 에너지 분야 세계적 권위 학술지인 줄(Joule, IF: 35.4)에 2026년 3월 18일자로 온라인 게재됐다.

연구 2026년 04월 15일 수요일

‘애물단지’ 태양광 발전 폐패널로 수소 만든다!

수명을 다한 1세대 태양광 발전 폐패널이 쏟아지고 있는 가운데, 태양광 폐패널의 실리콘으로 고순도 수소와 고부가가치 화학소재를 동시에 생산할 수 있는 기술이 나왔다. 2차 환경 오염 우려 때문에 매립이 어렵고 고온 소각조차 쉽지 않은 태양광 폐패널을 경제적이면서도 친환경적으로 처리할 기술로 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 폐태양광 패널의 실리콘을 활용해 고순도 수소와 고부가가치 산업용 소재인 실리카를 동시에 생산하는 고효율 공법을 개발했다고 6일 밝혔다. 실리콘은 물과 반응해 수소와 실리카를 만들 수 있다. 하지만 실제로는 반응이 시작되자마자 실리콘 표면에 형성되는 실리카 피막이 물의 접근을 차단해 반응이 멈춰 버린다. 이 때문에 수소 생산량이 이론적 최대 생산량에 턱없이 부족했다. 연구팀은 강한 약제를 사용하지 않고도 이 실리카막을 제거할 수 있는 공법을 개발해 고순도의 수소를 기존보다 최대 5배 많이 생산해 냈다. 실리콘과 물을 작은 구슬이 들어 있는 용기에 넣고 굴리면, 구슬과 실리콘 입자가 서로 부딪히면서 실리카 보호막을 반복해서 부수고 벗겨내는 원리다. 실험 결과 상용 실리콘 1g당 약 1706mL의 수소가 생산됐다. 이는 이론적 최대 생산량(1713mL g⁻¹)의 99.6%에 해당하는 수준이다. 일반적인 열화학 방식이 이론 최대치의 약 18~28% 수준에 머무는 것과 비교하면 최대 5배 높은 수소 생산 효율이다. 또 폐태양광 패널에서 직접 얻은 실리콘 가루를 이용한 실험에서도 이론적 최대치의 약 98% 수준에 이르는 수소 생산 성능을 기록했다. 함께 생산된 실리카도 촉매 지지체로서 우수한 성능을 보였다. 지지체는 촉매의 활성 금속 입자를 고르게 분산시켜 주고 고정해 주는 역할의 물질이다. 생산된 실 리카를 사용한 니켈 촉매는 이산화탄소를 메탄으로 바꾸는 화학 반응에서 상용 실리카를 사용한 촉매보다 더 높은 이산화탄소 전환율과 메탄 선택도를 기록했다. 실리카 표면에 많은 수산기(-OH)가 촉매 입자를 더 잘 분산시키기 때문인 것으로 분석됐다. 경제성 측면에서 부산물인 실리카로 얻는 수익을 아예 제외하고 계산하더라도, 이 공정의 수소 생산 단가는 기존 열화학 방식보다 수십에서 수천 배나 저렴한 것으로 나타났다. 실리카 판매 이익까지 더하면 수소를 생산할수록 오히려 수익이 나는 ‘마이너스 비용 구조’도 가능하다는 분석이다. 또 한 번씩 끊어서 작업하는 배치 방식보다 끊임없이 기계를 돌리는 연속식 공정에서 생산량과 에너지 효율이 훨씬 뛰어나, 향후 대규모 산업 현장에 바로 투입하기에도 수월하다. 백종범 교수는 “태양광 폐패널에서 나오는 실리콘을 활용해 친환경적으로 수소를 생산하면서 산업적으로 활용 가능한 실리카까지 얻을 수 있다는 점이 기술의 장점”이라며 “처치 곤란인 폐태양광 패널을 고부가가치 자원으로 탈바꿈시켜 자원 순환 경제를 구축하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 연구 결과는 에너지 분야 최고 권위 학술지인 줄(Joule)에 3월 27일 자로 온라인 공개됐으며, 공법의 핵심인 기계화학 공정은 줄의 퓨처 에너지(Future Energy) 부문에 3일 소개됐다. 퓨처 에너지는 지속 가능한 미래를 위한 유망 에너지 기술과 기술의 산업적 적용 가능성을 다루는 기획 코너다. 백 교수팀은 줄의 초청을 받아 관련 기술을 소개했다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 등의 지원으로 이뤄졌다.

연구 2026년 04월 08일 수요일

방사성 오염물질 제거 3시간이면 끝!

* 본 보도자료는 한국원자력연구원 주관으로 작성되었습니다. (보도자료 바로가기) □ 원자력 시설에서는 방사성 물질을 다루기 때문에 건물, 장비 등의 표면에 흡착된 방사성 핵종을 신속하게 제거하는 기술이 필요하다. 기존의 화학 세정, 고압 세척 등의 방식은 오염물질 확산과 다량의 오염수 문제가 있어 오염된 표면에 코팅제 도포로 제염하는 방식이 주목받고 있다. 최근 국내 연구진이 기존 코팅제보다 월등한 성능을 가진 제염 코팅 기술을 개발했다고 한다. □ 한국원자력연구원(이하 연구원)은 울산과학기술원(이하 UNIST)과 공동으로 강력한 접착력을 가진 카테콜(catechol) 물질을 합성한 폴리우레탄(polyurethane) 기반 박리형 제염 코팅 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. ㅇ 카테콜은 홍합의 접착 단백질에서 유래한 화학 물질로 벤젠(C6H6) 고리에 알코올기(OH)가 두 개 붙어있는 페놀 종류이며, 다양한 표면에 강하게 부착할 수 있는 특성을 가진다. ㅇ 이에 연구원 원자력시설청정기술개발부 양희만 박사 연구팀과 UNIST 이동욱 교수팀은 카테콜 물질을 폴리우레탄 고분자 사슬 말단에 합성해 강력한 접착력을 갖는 제염 코팅제를 개발했다. ㅇ 코팅제를 방사성 오염 표면에 도포 후 건조해 코팅층을 만들고, 이를 테이프처럼 벗겨내는 방식으로 방사성 물질을 신속하게 제거할 수 있다. □ 연구팀이 개발한 제염 코팅제는 기존 상용 코팅제보다 방사성 오염물질 제거 효율이 높고, 소요 시간을 획기적으로 단축해 월등한 성능을 입증했다. ㅇ 제염 코팅제에 대한 방사성 동위원소 실험을 진행한 결과, 스테인리스강 표면의 방사성 세슘 이온 제거 효율은 약 94.9%로 상용 제품의 93.8%에 비해 높았다. 특히, 상용 제품은 작업에 약 24시간이 필요하지만, 연구팀의 코팅제는 3시간이면 충분해 작업 효율을 획기적으로 높일 수 있다. ㅇ 또한, 작은 구멍이 많은 시멘트 표면에 대한 실험에서는 코팅제 도포, 1시간 건조 및 박리 과정을 2회 반복한 결과, 짧은 시간에도 불구하고 제거 효율이 13.1%로 상용 코팅제(8.4%)보다 1.5배 높은 성능을 확인했다. ㅇ 이러한 성능 향상은 카테콜 물질이 가진 강한 접착력과 코팅 내부 결합력 덕분에 오염된 입자와 표면을 효과적으로 포집할 수 있어 가능했다. □ 한편, 연구팀은 사용 후 코팅 폐기물을 아세톤 용매에 다시 용해할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 방사성 오염물을 분리하고, 흡착제를 이용해 방사성 핵종을 제거함으로써 폐기물 저감 및 소재 재활용 가능성도 제시했다. □ 이번 연구는 국방과학연구소 민군협력진흥원 민군겸용기술개발사업의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 권위적 학술지인 머터리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)에 2026년 3월 온라인 게재되었다. ※ 논문명: 대면적 방사성 세슘 제염을 위한 박리 가능한 카테콜 종결 폴리우레탄 코팅 (Strippable catechol-terminated polyurethane coating for large-area radioactive cesium decontamination) □ 이번 연구를 주도한 양희만 박사는 “이번 기술은 기존 제염 코팅 대비 빠른 제염 속도와 높은 제거 효율, 코팅 폐기물의 처리 및 재활용 가능성까지 제시했다는 점에서 의미가 크다”며, “향후 원전 해체 및 방사능 사고 대응 등 원자력 안전 분야에서 다양하게 활용될 것”이라고 밝혔다.

연구 2026년 04월 06일 월요일

태양광 전기와 그린수소 생산 동시 겨냥한 계면 기술 개발

페로브스카이트–유기 탠덤 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 높일 수 있는 새로운 계면 제어 기술이 개발됐다. 태양전지뿐 아니라 태양에너지를 이용해 수소를 생산하는 광전극 장치에도 적용할 수 있는 차세대 태양에너지 활용 기술이다. UNIST 탄소중립대학원 김진영·김동석 교수와 에너지화학공학과 신승재 교수 연구팀은 자가조립 분자층(Self-Assembled Monolayer, SAM)의 화학 상태를 제어해 페로브스카이트–유기 탠덤 태양전지의 성능과 수명을 향상시키는 기술을 개발했다고 밝혔다. 페로브스카이트–유기 탠덤 태양전지는 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 두 종류의 태양전지를 위아래로 쌓아 태양광을 보다 효율적으로 전기로 변환하는 차세대 태양전지다. 하지만 탠덤 구조에서 투명전극과 페로브스카이트 층 사이의 계면이 불안정하면 전하 이동이 방해되고 장기 안정성이 떨어지는 문제가 있었다. 연구팀은 이 계면에 형성되는 자가조립 물질인 2PACz의 화학 상태를 조절하는 방법을 제시했다. 탄산칼륨(K2CO3)을 이용해 2PACz 분자의 인산기에서 수소 이온이 부분적으로 떨어져 나가도록 유도(탈양성자화)하면, 분자가 음전하를 띠면서 ITO 투명전극과 더 강하게 결합한다. 이 과정에서 형성된 탈양성자화된 2PACz(2PACz-K)는 전극 표면에 더욱 안정적으로 부착되어 태양전지 제작 과정에서 용매에 의해 씻겨 나가지 않고 균일한 계면을 형성한다. 이 기술을 적용한 페로브스카이트 태양전지는 더 높은 전압과 향상된 전하 전달 특성을 보였다. 이를 기반으로 제작된 페로브스카이트–유기 탠덤 태양전지는 최대 25.1%의 전력 변환 효율과 2.23V의 높은 개방전압을 기록했다. 또한 최대출력점 추적(MPPT) 조건에서 220시간 연속 구동 후에도 초기 성능의 80% 이상을 유지하는 안정성을 보였다. 연구팀은 이 계면 기술을 태양광을 이용해 물을 분해해 수소를 생산하는 광전극 장치에도 적용했다. 개발된 기술을 적용한 탠덤 광전극은 외부 전압 없이도 물 분해 반응을 유도할 수 있는 높은 광전압을 나타냈으며, 태양에너지를 수소로 전환하는 효율은 최대 7.7%에 달했다. 김진영 교수는 “분자 수준에서 계면의 화학 상태를 제어하는 전략을 통해 태양전지의 성능과 안정성을 획기적으로 개선했다”며, “태양광 발전과 그린수소 생산을 통합한 차세대 에너지 시스템 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 손중건 박사, 구하은 석·박사 통합과정 연구원, 이우진 박사가 제 1저자로 참여했다. 연구 결과는 에너지화학분야 권위지인 에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)에 2월 5일 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 (NRF)의 지원을 받아 이루어졌다.

연구 2026년 03월 30일 월요일

원자 배열 흩트렸더니 배터리 초기 에너지 손실 0.6%로 뚝

차세대 배터리 양극인 ‘리튬 과잉 층상 산화물’ 소재의 구조 붕괴를 해결할 수 있는 기술이 나왔다. 배터리의 에너지 효율을 낮추고 수명을 줄이는 요인을 제거해 리튬 과잉 층상 산화물 양극재를 이용한 고에너지 밀도 배터리 개발이 빨라질 전망이다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수와 포항가속기연구소 정영화 박사, KAIST 서동화 교수팀은 원자 배열을 일부러 무질서하게 설계해 구조 붕괴를 억제함으로써 에너지 효율 저하를 잡은 리튬 과잉 층상 산화물 양극 소재를 개발했다고 12일 밝혔다. 리튬 과잉 층상 산화물은 금속만 반응에 참여하는 일반 배터리와 달리 산소까지 반응에 참여해 배터리 용량을 크게 높일 수 있는 차세대 소재지만, 이 과정에서 발생하는 연쇄적인 구조 붕괴가 고질적인 문제다. 구조 변형 때문에 첫 충·방전 시 전압 차이와 에너지 손실이 커지고, 충·방전이 반복될수록 전압이 점차 떨어져 배터리 수명을 다하게 된다. [연구그림] 무질서한 원자 배열을 통한 층간 슬라이딩 억제와 구조 안정성 향상 연구팀은 금속 원자 배열을 불규칙하게 섞는 방식으로 이러한 구조 붕괴를 억제한 리튬 과잉 층상 산화물을 개발했다. 불규칙한 배열이 오히려 첫 충전 시 층 전체가 한 번에 미끄러지는 현상을 막고 물리적 스트레스를 고르게 분산시켜, 구조의 뼈대가 되는 전이 금속과 산소 간의 결합을 유지 시켜준 덕분이다. 이러한 원리는 밀도범함수(DFT) 이론계산과 포항가속기연구소의 첨단 방사광 가속기 분석을 통해 교차 검증됐다. 이 전극의 성능 평가 결과, 첫 번째 충전과 방전 전압 간 차이가 기존 소재의 절반 수준인 0.31V로 감소했으며, 초기 에너지 손실이 0.6%에 그쳤다. 반면 원자 배열이 규칙적인 기존 소재는 첫 충전 전압과 방전 전압의 차이가 2배로 벌어졌으며, 25.8%의 에너지가 손실됐다. 충전 전압과 방전 전압 차이가 클수록 에너지 손실이 크다. 또 이후 충·방전을 반복할 때 나타나는 전압 감소 속도도 사이클당 10분의 1수준으로 낮아져 160회 충·방전 이후에도 초기 에너지의 98%를 유지했다. 제1저자인 최명준 연구원은 “결함으로 치부되던 원자 배열의 무질서함을 역으로 이용해 구조적 안정성을 확보한 접근”이라며 “특정 조성에 국한되지 않고 다양한 리튬 과잉 층상 산화물 양극 소재에 적용될 수 있는 보편적 접근법”이라고 설명했다. 이현욱 교수는 “리튬 과잉 층상 산화물은 이론적으로 매우 높은 에너지 밀도를 낼 수 있는 유망한 양극 소재지만 구조 붕괴와 전압 감소 문제로 상용화에 어려움이 있었다”라며 “이번 기술은 더 작고 가벼우며 더 많은 전기에너지를 저장할 수 있는 차세대 고에너지 밀도 배터리 상용화에 도움이 될 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 나노·미래소재원천기술개발사업과 원천기술 국제협력개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지인 에이씨에스 에너지 레터스(ACS　Energy Letters)에 2월 3일 온라인 게재됐다. (끝)

대학소식 2026년 03월 25일 수요일

'1374일 0사고' 에너지화학공학과, 비결은 실전같은 훈련

에너지화학공학과는 24일(화), 본관과 공학관 사이 중앙광장에서 울산소방청(울산안전체험관)과 협력해 ‘2026년 합동 실전 안전 교육’을 성공적으로 마무리했다. 이번 교육은 화재와 응급상황 발생 시 학생들의 초기 대응 능력을 높이고, 실전 중심의 반복 훈련을 통해 안전 의식을 더욱 공고히 하기 위해 마련됐다. 에너지화학공학과는 2021년부터 학과 자체 안전 개선 계획을 수립하고 안전을 학과 운영의 최우선 가치로 삼아왔다. ‘안전 우선’ 원칙은 위험 요소를 미리 점검하고 대응하는 연구 문화로 정착했다. 특히 이번 교육일 기준 1,374일 무사고 기록을 이어가며, 실전형 반복 훈련이 사고 방지에 효과를 내고 있음을 보여줬다. 이날 교육은 학과의 특성을 반영해 연구실과 일상에서 발생할 수 있는 위기 상황에 대비하는 방식으로 구성됐다. 교육은 ▲완강기 탈출 및 지진 체험 ▲옥외 소화전 및 소화기 실습 ▲하임리히법 및 CPR ▲금수성 물질 화재 대응 등 4개 세션으로 나뉘어 순환식 실습으로 진행됐다. 특히 올해는 이동 차량을 활용한 지진 체험과 학과 특성을 고려한 금수성 물질 화재 대응 교육이 새롭게 추가돼, 훈련 참가자들에게 한층 실질적이고 다양한 교육 기회를 제공했다. 에너지화학공학과 학생이 소화 호스를 이용한 화재 진압 훈련에 참여하고 있다. 교육에 참여한 학생들은 “실제 응급상황 대처법을 직접 배우고 장비 사용법을 연습할 수 있어 매우 유익했다”며 “연구실은 물론 일상생활에서도 안전에 대한 경각심을 다시 한번 갖게 됐다”고 소감을 전했다. 에너지화학공학과는 6년째 이어온 실전 안전 훈련과 더불어 매월 정기 안전 점검과 자체 안전 교육도 꾸준히 시행하며 빈틈없는 안전망 구축에 힘쓰고 있다. 실습 프로그램을 더욱 확대하고 고도화해 연구자와 학생 모두가 안심하고 연구에 몰입할 수 있는 최상의 환경을 지속적으로 조성해 나갈 계획이다. 고현협 에너지화학공학과장은 “구성원들이 위기 상황에서도 즉각 대응할 수 있도록, 이론 교육과 더불어 몸으로 익히는 맞춤형 안전 교육을 지속해 나가겠다”고 밝혔다.

연구 2026년 03월 24일 화요일

“내가 분리수거한 페트병이 다시 생수병 원료로”.. 폐PET 분해 기술 개발

페트병은 가장 재활용이 잘 되는 플라스틱으로 알려졌지만 실상 다시 페트병 원료로 사용되는 비율은 20% 안팎이고, 대부분 저급 섬유나 충전재로 쓰인 뒤 폐기된다. 이 폐페트병을 고품질 페트병 원료로 되돌리는 동시에 수소까지 생산할 수 있는 기술이 나왔다. UNIST 에너지화학공학과 류정기 교수와 오태훈 교수팀은 저온에서 페트(PET) 폐기물을 화학적으로 분해하고 청정 수소나 전기를 생산하는 다기능성 촉매 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 현재 페트 플라스틱 재활용은 이를 잘게 부순 뒤 녹이는 방식이 대부분이다. 이 방식으로는 투명 페트병 원료를 만들어낼 수 없어 결국 한 단계 품질이 낮은 섬유나 충전재로 쓰인 뒤 수명을 다하게 된다. 고품질 원료로 되돌릴 수 있는 화학 분해 공정이 있긴 하지만 200℃ 이상의 고온과 복잡한 정제 공정이 필요한 탓에 석유화학 공정에서 생산된 원료보다 비싸다. [연구그림] 이중 기능성 촉매를 활용한 공정 모식도 연구팀이 개발한 공정은 100℃에서 이뤄지며, 분리정제도 간단하다. 분쇄 페트병을 물, 용매(DMSO), 폴리옥소메탈레이트 촉매와 섞어 가열하는 방식이다. 촉매가 페트 플라스틱을 고체 형태의 테레프탈산과 액체 형태의 에틸렌글리콜로 분해하게 된다. 여과기 필터로 에틸렌글리콜을 걸러내면 고품질 페트병 원료인 테레프탈산만 남길 수 있다. 무엇보다 이 공정은 고부가가치 포름산도 함께 생산되며, 사용된 촉매를 수소나 전력 생산에 다시 재활용할 수 있다는 장점이 있다. 촉매가 페트 플라스틱을 분해하는 역할뿐만 아니라 전자를 저장하는 ‘건전지’ 기능도 할 수 있기 때문이다. 에틸렌글리콜이 촉매와 반응해 포름산으로 바뀌고, 이때 촉매가 에틸렌글리콜에서 전자를 추출해 저장하는 원리다. 전자를 품은 촉매를 수소 생산 장치로 보내면 일반적인 물 전기분해보다 낮은 전압에서 수소를 만들어 낼 수 있으며, 레독스 연료전지의 연료로 활용하면 저장된 전자를 뽑아내 전기를 생산하는 것도 가능하다. [연구그림] 촉매에 저장된 전자를 활용해 친환경 수소와 전기를 생산하는 시스템 실제 실험에서도 물 전기 분해 전압보다 최대 25% 낮은 1.2볼트(V)의 전압에서 수소를 만들어냈으며, 연료전지는 전극 1cm²당 12.5 밀리와트(mW)의 전력을 생산했다. 경제성 평가 결과, 개발된 공정을 통해 생산된 재생 테레프탈산의 최소 판매 가격은 kg당 0.81달러로 추산됐다. 기존 화학 분해 재활용 기술과 비교해 최대 46% 저렴한 수준이며, 원유에서 뽑아낸 테레프탈산 원료의 시장 가격과 비교해도 더 낮다. 저온 공정과 단순 여과 분리로 생산 비용을 줄이고 포름산과 수소 생산을 통해 수익성을 높인 덕분이다. 류정기 교수는 “폐페트병에서 고품질의 플라스틱 원료를 얻어내고 동시에 수소 생산까지 이어지는 공정 개발을 통해 원유에서 뽑아낸 원료에 버금가는 가격 경쟁력을 확보할 수 있었다”라며 “플라스틱 순환 경제를 구축하고 친환경 수소 생산 비용을 절감하는 데 크게 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF) 및 UNIST 하이드로 스튜디오(hydro*studio) 이노코어(InnoCORE) 사업, 교육부와 울산광역시의 지역혁신중심 대학지원체계(RISE), 지역혁신선도연구센터(RLRC) 사업의 지원을 받아 수행되었으며, 국제 학술지인 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’의 2026년 8호 후면 표지 논문으로 게재됐다.

연구 2026년 03월 23일 월요일

전기차 주행거리는 늘리는 LFP 배터리 양극 개발

가격 경쟁력을 앞세워 전기차 시장을 빠르게 점유해 나가고 있는 LFP 배터리의 최대 약점인 ‘짧은 주행거리’를 개선할 수 있는 전극이 개발됐다. UNIST 에너지화학공학과 강석주 교수팀은 숙명여자대학교 주세훈 교수, 광주과학기술원 이은지 교수팀과 함께 전극 내 ‘활성물질’ (활물질) 함량을 99%까지 끌어올린 LFP 배터리 양극을 개발했다고 9일 밝혔다. LFP 배터리는 화재위험이 낮고 가격이 저렴한 배터리지만, 용량이 작아 한 번 충전으로 달릴 수 있는 거리가 짧다. 전기를 실제 저장하는 LFP 활물질의 전기전도도가 떨어지는 것이 그 원인 중 하나다. 전도도가 떨어지니 전기가 흐르는 길을 깔아주는 역할의 도전재를 많이 넣어야 하고, 도전재와 활물질 가루들을 모아 전극에 고정해 주는 바인더 역시 그만큼 많이 투입돼야 했다. 활물질 함량이 떨어져 결국 같은 무게의 배터리팩을 만들면 전기 저장량이 줄어들 수밖에 없다. 연구팀은 도전재 역할을 함께할 수 있는 기능성 바인더 조합을 설계해 비활성 물질 함량을 1% 수준으로 낮춘 전극을 개발할 수 있었다. 도전재와 접착제 역할을 할 수 있는 전도성 고분자(PEDOT:PSS)를 기반으로 폴리에틸렌글리콜과 탄소나노튜브(SWCNT)를 첨가한 조합이다. 폴리에틸렌글리콜은 전도성 고분자 사슬을 정렬하고 접착력을 높여주며, 탄소나노튜브는 전기가 흐르는 길을 보강해 주는 역할이다. [연구그림] 활성물질 함량 99%인 LFP 전극의 구조와 성능 이 전극은 도전재 함량을 상용 LFP 전극에 비해 90% 이상 줄였음에도 불구하고 우수한 출력 성능을 보였다. 7.5분 만에 전체 배터리 용량을 모두 방전 수준의 8C 고속 방전 조건에서도 132mAh/g의 높은 용량을 기록한 것이다. 출력은 급가속과 같은 상황에서 빠르게 전기를 뽑아 쓰는 힘인데, 도전재 함량이 줄어들면 출력이 떨어지는 것이 일반적이다. 또 상용 음극인 흑연과 결합했을 때도 125mAh/g의 용량을 유지했으며, 배터리 작동 환경과 유사한 섭씨 60도의 고열에서 안정적으로 작동했다. 단위 면적당 용량도 3.5 mAh 이상을 기록했는데, 이는 한정된 공간 안에 활물질을 최대한 두껍고 밀도 있게 꽉 채워 주행거리를 늘려야 하는 전기차 배터리에 매우 유리한 특성이다. 개발된 전극은 친환경적이고 배터리 제조 단가도 낮출 수 있다. 전극에 쓰는 기존 바인더들은 불소계 물질인데, 이를 녹여 전극판에 바르려면 독성 유기용매를 써야 한다. 독성 물질을 안전하게 처리하기 위해는 공장에 비싼 회수 설비가 들어가고 이는 고스란히 제조 원가 상승으로 이어진다. 게다가 불소 화합물은 최근 전 세계적으로 강력한 환경 규제 대상에 오르며 퇴출 압박을 받고 있는 물질이다. 강석주 교수는 “전극에 쓰이는 바인더 조합을 개발해 활물질 비중을 크게 높여 LFP 배터리의 고질적인 용량 문제를 해결했다”며 “불소계 바인더와 독성 용매를 쓰지 않는 공정이 가능해 제조 경쟁력 측면에서도 의미가 있다”고 설명했다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF), 울산과학기술원(UNIST), 과학기술정보통신부(InnoCORE)의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적인 학술지인 ‘에너지저장물질(Energy Storage Materials, IF 20.2)’에 2월 14일 온라인 게재됐다.

연구 2026년 03월 05일 목요일

메탄올 내성 슈퍼 균주 개발..“바이오 리파이너리 원천 기술”

고농도 메탄올 속에서도 약 1.7배 빠르게 증식할 수 있는 메탄올 내성 미생물 균주가 개발됐다. 미생물이 메탄올을 원료로 석유화학 제품을 생산하는 ‘바이오 리파이너리’ 기술의 상용화를 앞당길 원천 기술이다. UNIST 에너지화학공학과 김동혁 교수팀은 적응형 진화 기술로 ‘C1 바이오 리파이너리용’ 메탄올 내성 균주를 만들고, 이 균주의 유전자 변이를 찾아냈다고 22일 밝혔다. C1 바이오 리파이너리 기술은 탄소 1개짜리 분자 구조 물질(C1)을 미생물에 먹여서, 기존 석유화학 리파이너리에서 생산되던 플라스틱 원료 같은 물질을 생산해내는 기술이다. 메탄올은 C1 원료 중에서도 가격이 저렴하고 운송·저장이 쉬운 물질이다. 연구팀이 개발한 균주는 2.5% 고농도의 메탄올에서도 기존 균주보다 1.68배 빠르게 증식할 수 있다. 바이오 리파이너리 기술이 경제성을 갖추려면 고농도 메탄올에서도 균주가 빠르게 증식해야 하는데, 일반적인 균주는 메탄올 농도가 1%를 넘어서면 성장이 억제된다. 연구팀은 적응형 진화를 통해 이 같은 균주를 확보했다. 적응형 진화는 메탄올 농도 단계를 높여가면서 단계별로 살아남는 균만 골라내 다시 배양하는 방식이다. 적응형 진화를 거치면 메탄올 내성을 갖는 ‘슈퍼 균주’만 남게 된다. [연구그림] 고농도 메탄올에서 1.68배 빠르게 증식하도록 진화된 슈퍼 균주의 유전자 변이 이 ‘슈퍼 균주’의 유전체를 분석해 진화 돌연변이도 찾아냈다. 독성 부산물 합성에 관여하는 유전자(metY)와 세포 에너지 소모와 관련된 유전자(kefB)에 돌연변이가 있었다. 각각의 돌연변이는 독성 물질인 메톡신 합성을 억제하고, 에너지를 효율적으로 사용하게 만드는 역할을 한다. 제1저자인 이규민 연구원은 “메탄올 기반 바이오 리파이너리 공정용 고성능 미생물의 유전적 설계도를 확보한 연구”라며 “유전자 변이 정보를 이용하면, 다시 적응형 진화를 거치지 않아도 유전자 가위 등을 통해 메탄올 내성 균주를 단시간에 대량으로 설계하고 생산할 수 있게 된다”고 설명했다. 김동혁 교수는 “바이오 플라스틱이나 유기산 생산 과정에서 공정 단가를 낮추고 생산량을 늘려 경제성을 확보하는 데 도움이 될 것”이라고 기대했다. 연구결과는 국제학술지 ‘바이오로지컬 엔지니어링 저널(Journal of Biological Engineering)’에 1월 12일자로 온라인 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부의 C1 가스 리파이너리 사업, 기초연구실지원사업, 바이오·의료기술개발 및 동그라미재단의 지원으로 이뤄졌다.

연구 2026년 03월 05일 목요일

실내조명 받아 수소 만드는 인공 나뭇잎 개발

식물이 햇빛을 받아 에너지를 만드는 것처럼 실내조명 빛을 받아 수소를 생산하는 ‘인공 나뭇잎’이 개발됐다. 전 세계 전력 소비의 19%를 차지하는 조명 전력을 재활용해 청정 수소를 수확할 수 있는 길이 열리게 됐다. UNIST 에너지화학공학과 장지현 교수팀은 효율적인 광전극과 수소 생산 촉매를 결합해 LED 조명하에서 수소를 생산하는 인공 나뭇잎을 개발했다고 19일 밝혔다. 인공 나뭇잎에서 가장 중요한 것은 엽록소 역할을 하는 광전극이다. 식물 엽록소처럼 빛을 받아 전하 입자를 만든다. 연구팀이 개발한 광전극은 햇빛보다 밝기가 약한 실내조명을 잘 흡수해 전하 입자를 만드는 황화물(CdS) 소재로 이뤄져 있다. 생산된 전하 입자는 이산화티타늄(TiO₂)층을 거쳐 뒷면의 수소 생산 촉매층으로 전달되고, 수소 생산 촉매층인 ‘3차원 니켈(3D-Ni)’ 표면에서 이 전하 입자와 물이 반응해 수소가 나온다. 황화물은 강한 빛에 노출되면 ‘광부식’ 현상이 일어나는데 약한 실내 조명은 이를 최소화할 수 있다. 연구팀은 빛이 약해 줄어든 전하 입자량을 보완하기 위해 황화물에 이산화티타늄이 접합된 전극 구조를 설계했다. 이 접합 구조는 양전하 입자와 음전하 입자가 재결합해 사라지는 것을 막아 한정된 전하를 재결합 손실 없이 온전히 수소 생산에 쓰게 만든다. 또 황화물 표면에 ‘인산염(Pi)’을 코팅함으로써 황화물의 광부식은 막고 전하 이동 속도는 높여, 내구성과 효율을 동시에 잡았다. [연구그림] 연구팀이 개발한 실내조명용 수소 생산 인공 나뭇잎의 구조와 성능 개발된 인공 나뭇잎은 외부 전압을 걸어주지 않아도 실내조명만으로 119~120 마이크로암페어(µA/cm²)의 광전류를 기록했으며, 12시간 후에도 초기 성능의 94%를 유지했다. 이는 고가의 백금(Pt) 촉매를 사용했을 때(121 µA/cm²)와 유사한 수준이다. 광전류는 인공 나뭇잎의 수소 생산량을 가늠할 수 있는 지표다. 또 수소 생산 촉매인 3차원 니켈은 값싸고, 잉크처럼 찍어낼 수 있어 상용화에 필요한 크기로 쉽게 제작할 수 있다. 연구팀은 85cm² 인공 나뭇잎 4개를 직렬로 연결한 대형 모듈도 제작했으며, 이 모듈은 실내조명 아래에서 총 5밀리암페어(mA)의 광전류를 기록했다. 장지현 교수는 “실내조명은 날씨에 민감한 태양광과 달리 꾸준하다는 장점이 있다”며 “이번 연구로 실내에서 버려지던 빛을 수소 생산의 에너지원으로 활용할 수 있음을 확인한 만큼, 향후 수소 분리·회수 기술을 보완해 나갈 계획”이라고 설명했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘응용 촉매 B: 환경과 에너지(Applied Catalysis B: Environmental and Energy)’에 지난달 16일 온라인 공개돼 정식 출판을 앞두고 있다. 연구 수행은 ‘미세플라스틱 대응 화공·바이오 융합 공정 연구센터’의 ERC 과제와 중견연구과제, 이노코어사업의 지원을 받아 이뤄졌다. (끝)