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'금속'통합검색 결과 입니다. (28건)

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GIST-현대차, 리튬 배터리 '폭발' 해결...성능은 2배 ↑

국내 연구진이 리튬금속전지의 고질적인 배부름(스웰링)과 폭발 현상을 해결할 수 있는 방법을 찾았다. 전지 성능도 2배 이상 개선했다. 광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 현대자동차 배터리연구팀과 함께 고에너지 리튬금속전지의 고질적인 부피팽창 문제를 해결하고, 충방전 내구성을 향상시키는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 리튬 음극 소재를 흑연에서 리튬 금속으로 대체한 리튬금속전지는 이론적으로 리튬이온전지 대비 10배 더 높은 음극 용량을 구현할 수 있다. 그러나 리튬금속전지는 충·방전이 계속되면 리튬 수지상 결정이 성장하면서 분리막을 뚫고 나와 전지 단락 및 리튬 도금을 일으키고, 부피 팽창과 함께 배터리가 부풀어 오른다. 내부 압력이 증가하면서 폭발 위험도 발생한다. 리튬수지상결정은 충전과정에서 리튬이 도금반응을 일으켜 뾰족한 수지상 결정 모양으로 성장하는데, 이를 나뭇가지처럼 뾰족한 모양이라고 해서 덴드라이트라고 부른다. 연구팀은 우선 후라이팬 코팅제 등으로 쓰이는 폴리테트라플루오로 에틸렌(Polytetrafluoro ethylene)으로 다공성 구조를 설계했다. 간단한 자가-고분자화 반응을 통해 3차원 구조체 표면에 폴리도파민(Polydopamine)을 코팅했다. 폴리도파민은 홍합에서 유래한 접착제의 일종이다. 연구팀은 "이 구조체를 리튬금속 음극으로 활용한 결과, 기존의 구리 대비 2배 이상의 에너지 밀도와 2배 정도의 수명을 갖는 리튬금속전지를 만드는 데 성공했다"고 밝혔다. 기존의 구리 집전체는 60회 충·방전 사이클부터는 발현 용량이 거의 0에 가깝다. 반면 새로 개발한 3차원 고분자 구조체를 도입한 리튬금속 음극은 75회 충·방전 사이클 이상에서도 초기 용량 대비 90% 이상의 안정적인 성능을 보였다. 특히, 고분자 구조체를 활용한 연구팀의 NCM(니켈·코발트·망간) 양극 기반 리튬금속전지는 기존 리튬이온전지보다 2배 이상 큰 최대 801 Wh/L의 방전 기준 에너지 밀도를 보였다는 것이 연구팀의 설명이다. 조진현 신소재공학과 석박사통합과정생(4년차, 논문 제1저자)은 "자가-고분자화 과정을 통해 간단히 고분자 코팅을 할 수 있다"며 "모든 종류의 다공성 구조체에 적용시킬 수 있을 것"으로 기대했다. 엄광섭 교수는 “충·방전 동안에 일어나는 불균형한 돌기 형성과 그로 인한 부피 팽창 문제를 해결할 수 있는 새로운 대안을 제시한 것"이라고 말했다. 연구는 현대엔지비(NGV)를 비롯한 한국연구재단, GIST 중앙기기연구센터(GAIA)의 지원을 받았다. 연구 성과는 화학공학 분야 국제 학술지 '화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal) 온라인(6월22일자)에 게재됐다.

2024.07.16 14:39박희범

산업부, '순환경제 대·중소기업 상생라운지' 개최

산업통상자원부는 순환경제 수요-공급기업 간 협력을 강화하고 상생협력을 통한 신사업 발굴을 지원하기 위해 10일 '2024년 순환경제 대·중소기업 상생라운지'를 개최했다. 2021년 처음 개최해 올해로 네 번째를 맞는 상생라운지는 최근 유럽연합(EU) 배터리규제·디지털제품여권 등에 따라 중요성이 높아진 '사용후 배터리 순환경제 및 희소금속 재자원화'를 주제로 마련됐다. 이날 상생라운지에는 수요기업 7개사와 공급기업 48개사 등 총 55개 기업이 참여했다. 이날 상생라운지는 공급기업과 수요기업을 연계해 협력 사업을 발굴하기 위한 상담회인 '비즈니스 파트너링'을 마련, 일대일 상담회를 통해 기업간 구체적인 비즈니스 모델 발굴을 지원했다. 또 공급기업 가운데 10개 기업을 선정해 해당 기업의 순환경제 기술·제품을 수요기업에 홍보하는 '비즈니스 모델 발표·전시'도 이뤄졌다. 또 2024년 순환경제 사업화 모델 공모에서 선정된 9개 기업에는 사업화 지원금(총 20억1천500만원)을 전달했다. 이승렬 산업부 산업정책실장은 “상생라운지 행사는 가 주력산업인 배터리·금속 분야에서 수요·공급기업이 한데 모여 신사업을 발굴한다는 점에서 의의가 크다”면서 “정부도 주력산업과 연결된 순환경제 부분에서도 우리 기업이 글로벌 트렌드를 주도해나갈 수 있도록 적극 지원하겠다”고 밝혔다.

2024.07.10 14:58주문정

한국화학연구원, 리튬금속전지 수명 3배 늘려…대면적 연구 조만간 착수

기존 리튬금속전지 수명을 3배이상 늘릴 수 있는 획기적인 소재가 개발됐다. 한국화학연구원은 화학소재연구본부 김도엽 박사 연구팀(논문 제1저자 : 정상윤 박사과정)이 손쉬운 방법으로 리튬복합소재를 개발했다고 5일 밝혔다. 리튬금속전지를 충전할 때 리튬이온은 양극에서 음극인 리튬금속 표면으로 이동한다. 이 때 리튬이온이 리튬금속에 나뭇가지처럼 마구잡이로 쌓이는 데(덴드라이트), 연구팀이 이 문제를 해결한 것. 리튬 덴드라이트 현상은 전해액 분해를 가속화해 전지 성능을 떨어뜨리고, 심한 경우 분리막을 뚫고 나와 양극과 접촉하는 쇼트가 발생, 전지폭발을 일으키기도 한다. 이에 따라 리튬금속을 음극재로 사용하는 리튬황전지나 리튬공지전지 등 고성능 차세대 이차전지를 개발하기 위해서는 이같은 리튬 덴드라이트 성장 억제 기술이 필수다. 연구팀은 이 문제 해결을 위해 기계적 반죽법을 도입했다. 전고체 전지의 고체전해질로 많이 쓰는 Al-LLZO(알루미늄을 도핑한 리튬란타튬지르코네이트고체전해질 복합소재)을 기계적으로 반죽해 복합소재 입자가 고루 섞이도록 한 것. 리튬 호일에 LLZO 입자를 올린 뒤 반을 접어 롤프레스로 눌러 펴준 다음, 이를 다시 반을 접어 롤프레스로 눌러주는 과정을 30회 반복했다. 이렇게 개발한 복합 소재를 리튬 금속전지의 음극으로 사용했을 때 대면적 대조군인 리튬 호일(일반 리튬 음극) 대비 전지 수명이 3배 이상 증가했다. 연구팀은 "리튬금속을 적용하면 70회 충·방전 이후 용량 감소율이 커지는 반면, 이번에 개발한 복합소재를 적용하면 250회 충·방전 후에도 급격한 용량 감소 없이 안정적으로 구동했다"며 "충·방전 속도가 일정 조건에서 20% 이상 증가한 것도 확인했다"고 설명했다. 연구팀은 셀 적용 가능성을 확인하기 위한 실험도 진행했다. 가로 3㎝, 세로 4.2㎝ 크기의 파우치 셀을 조립해 충·방전시켰을 때 50㎃h 용량이 유지됐다. 김도엽 책임연구원은 "대면적 셀 적용 가능성을 확인한 셈"이라며 ""최근 선정된 '글로벌 TOP 전략연구단' 사업과 연계해 리튬 복합소재의 고성능 및 대면적화를 위한 공정 기술 개발을 추진할 계획"이라고 말했다. 연구결과는 소재분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials, IF : 19)(1월호) 내부 표지 논문으로 게재됐다.

2024.06.05 15:32박희범

삼성 노조 내부 폭로...노조원 숫자 부풀리기 의혹 제기

삼성전자 창사 이례 첫 파업을 선언한 전국삼성전자노동조합(전삼노)이 조합원 숫자 부풀리기를 해서 '근로면제시간'을 조작해왔다는 내부 의혹이 제기됐다. 아울러 전삼노 위원장과 부위원장이 조합수 조작 사실을 은폐하는 상황이 담긴 녹취록도 공개됐다. 전삼노는 오는 7일 단체로 연차 사용을 지시하고 우회 파업을 앞두고 있는 가운데, 삼성전자 내부에서 노노(勞勞) 갈등이 확산되는 분위기다. 4일 재계에 따르면 삼성 초기업노조 소속으로 삼성전자 디바이스경험(DX) 노조를 이끌고 있는 A 지부장은 3일 사내게시판에 '전삼노의 비위 행위를 알립니다'라는 제목의 글을 게재했다. A 지부장의 고발에 따르면 전삼노는 지난 2020년 노조 홈페이지를 개설하면서 비노조원인 일반 직원의 사내계정 정보를 도용해 조합원 수를 부풀렸다. 또 근로면제시간을 최대한 확보하기 위해 비노조원인 일반 직원의 사내계정 정보를 도용해 허위로 조합원을 등록했다. 전삼노 위원장과 부위원장이 조합원수 조작 사실을 은폐하는 상황이 담긴 녹취록도 공개됐다. 조합원수 부풀리기는 단순 '세 과시' 수준이 아니라, 회사에서 불법으로 급여를 받게된다는 점에서 문제가 크다. 즉, 조합원수에 비례해 근로시간면제자(업무를 하지 않고 조합활동에 전념하며 회사에서 급여지급)가 늘어나기 때문이다. 전삼노는 2022년 조합원을 4000명으 이상으로 등록함으로써 1만5000시간 이상의 근로시간면제 권한을 확보했다. 이를 활용해 전삼노는 위원장, 부위원장 등 총 8명이 풀타임으로 급여를 받으면서 전혀 일을 하지 않고 있다. 또 전삼노가 민주노총 금속노조와 손을 잡고 있다는 물증도 제시됐다. A 지부장은 2022년 당시 금속노조 전략조직국장이 전삼노 조합원에 가입돼있었다는 증거 자료를 게시했다. 당시 금속노조 전략조직국장 A모씨는 꾸준히 전삼노의 활동에 개입하고 있었는데, 2023년 5월 베트남 하노이에 열린 국제노동단체 'IndustriALL' 행사에 전삼노 손우목 위원장, 이현국 부위원장, 반올림 등과 함께 참가했다. 금속노조는 지난 4월 8일, 9일 연달아 전삼노의 투쟁을 지지하는 성명을 발표했고, 지난 5월 24일 삼성전자 서초사옥 앞에서 진행한 전삼노 집회에 금속노조 조합원 약 100명이 참석했다. 지난 5월 29일 전삼노의 파업선언 기자회견에는 금속노조 부위원장 최 씨와 전략조직국장 박씨가 참석해 파업 지지를 밝혔다. 전삼노 A 지부장은 전삼노 집행부가 홈페이지에 여러 개의 아이디를 갖고 있어 복수 계정을 통해 노조 여론을 조작하고 있다는 의혹도 제시됐다.

2024.06.04 16:28이나리

KAIST 이사회, 제9대 고등과학원장에 노태원 서울대 명예교수 선임

KAIST는 지난 24일 이사회를 열어 제9대 고등과학원장에 노태원 서울대학교 물리천문학부 명예교수(66)를 선임했다. 노 신임 원장 임기는 지난 달 29일부터 3년이다. 취임식은 오는 14일 고등과학원에서 개최한다. 노 신임 원장은 1957년생으로 서울대 물리학과를 졸업했다. 미국 오하이오주립대학교 물리학과에서 박사학위를 취득했다. 서울대 교수, 과학기술부 국가과학자, IBS 강상관계물질연구단장, 서울대 석좌교수, 한국물리학회 회장을 역임했다. 지난 37년 간 전이금속산화물 관련 연구를 수행했다. 강유전체 박막 전문가다. 2004년 한국과학상, 2011년 대한민국 최고과학기술인상, 그리고 2022년에는 과학기술훈장 도약장을 수상했다. 노태원 신임 원장은 “호기심에서 출발한 창의적인 연구들이 많이 수행돼 새로운 학문 분야를 창출하는 업적들이 지속 만들어지는 연구 환경을 조성, 국제학계를 선도하는 연구소가 되도록 할 것"이라고 말했다.

2024.06.04 10:13박희범

건국대 이훈경 교수팀, 새로운 준금속 상태 발견

건국대학교는 이과대학 이훈경 교수(물리학과) 연구팀이 포스트 그래핀으로 많은 주목을 받고 있는 새로운 2차원 탄소 동소체 바이페닐렌 네트워크(biphenylene network)에서 type-II 준금속 특성의 원인을 최초로 규명했다고 8일 밝혔다. 연구 결과는 나노 분야 최고 권위 과학 전문지인 '나노 레터스(Nano Letters, IF=10.8)' 최신호에 게재됐다. 이번 연구는 건국대 이훈경 교수와 모성준 학생, 아주대 임준원 교수와 서재욱 학생, UST 김세중 교수, 경희대 손석균 교수와 공동으로 진행됐다. 공동 연구팀은 바이페닐렌 네트웍 물질이 type-II 준금속인 이유가 거울 대칭성으로 인한 전자 파동의 양자역학적 상쇄 간섭에 의한 것임을 이론적으로 보였다. 또 플루오린 원자(F)의 화학적 기능화를 통해 바이페닐렌 네트워크 물질의 type-II 준금속 특성을 type-I, type-II, nodal line의 새로운 준금속 상태로 자유롭게 변환시킬 수 있음을 발견했다. 이훈경 교수는 “바이페닐렌 네트워크 물질의 화학적 기능화를 통한 2차원 물질의 새로운 준금속 상태의 생성 원리와 이 특성을 조절할 수 있는 새로운 방법론을 제시했다는 측면에서 이번 연구는 매우 중요하다”며 “바이페닐렌 네트워크의 이러한 특성을 이용해 새로운 위상 물질 및 양자 컴퓨팅 물질로 응용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이 연구는 선도연구센터 지원사업(센터장 이규철), 중견연구자 지원사업, 그리고 램프(LAMP) 사업, 기본연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

2024.05.08 13:51주문정

리튬이온전지에 쓰는 희유금속, 탈중국 방법 찾다

우리나라와 캐나다 연구진이 니켈이나 코발트 등 희유금속을 사용하지 않고도 에너지 밀도를 40% 향상시킬 수 있는 고성능 차세대 리튬이온전지 제조 방법을 찾았다. 제조 비용도 저렴해 상용화되면 희유금속 탈중국이 가속화할 것으로 연구팀은 내다봤다. KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 서동화 교수 연구팀이 UNIST·캐나다 맥길대(McGill University)와 리튬이온전지 양극의 핵심 희유광물인 니켈, 코발트 없이 리튬이온전지 전극 설계에 성공했다고 1일 밝혔다. 연구팀은 리튬이온전지 양극재로 값비싼 희유금속 대신 망간 기반의 양이온-무질서 암염(Disordered rock-salt, 이하 DRX)을 사용했다. DRX 양극재는 값싸고 매장량이 풍부한 망간이나 철 등을 원료로 한다. 에너지 밀도도 1천Wh/kg로, 기존 대비 40%정도 우수하다. 그러나 문제가 있다. DRX 양극재가 차지하는 비율이 전지에서 90%를 넘어서면 충전 성능을 크게 떨어 뜨리고, 급격한 열화현상을 보인다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 '도전재'로 들어가는 탄소 블랙(CB)에 주목했다. CB는 전극을 제조할 때 전자 전도도를 향상시키기 위해 넣는 탄소계 소재다. 연구팀은 또 다중벽 탄소나노튜브와 고분자 소재인 'SBR/CMC'를 도전재와 바인더(전극과 전도성 물질 사이에서 접착제 역할하는 물질)로 쓸 경우 DRX 양극재의 비율을 96%까지 끌어올려도 전지 성능을 떨어 뜨리지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀은 " DRX 양극재 내 망간 비율은 낮추고, 낮아진 전자 전도도는 다중벽 탄소나노튜브 등으로 해결했다"며 "차세대 저가형 리튬이온전지 양극재를 제조했다"고 설명했다. KAIST 서동화 교수는 “상용화를 위해 풀어야 할 문제들이 아직 남아 있지만 대 중국 의존도가 높은 니켈, 코발트 등 희유 금속이 필요없다는 점에 주목해 달라"며 "리튬 인산철 양극 주도의 저가 이차전지 시장에서 우리 경쟁력을 강화하는 전환점이 될 것"으로 기대했다. 이 연구는 이은렬 UC버클리 박사후연구원(연구 당시 UNIST 에너지화학공학과 박사과정), 이대형 KAIST 신소재공학과 박사과정이 공동 제1 저자로 참여했다. 또, KAIST 신소재공학과 박상욱 박사과정, 김호준 석사과정이 공저자로 참여했다. 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)' 온라인판(3월 27일)에 공개됐다. 오프라인으로는 이 학술지 6월호 표지 논문으로 출간된다.

2024.05.02 00:17박희범

대동금속, 주조 전문가 사내 양성 아카데미 개최

대동그룹의 주물부품 전문 제조기업 대동금속이 임직원의 주조에 대한 이해와 역량 강화를 위해 사내 주조 아카데미를 진행한다고 27일 밝혔다. 주조 아카데미는 주조 산업에서 전문 엔지니어를 양성하기 위해 기획됐다. 대동은 고연차 엔지니어의 노하우와 경험을 저연차 엔지니어에게 전달해 주물 과정에서 공정능력 향상과 균일한 품질관리, 불량률 저하 등을 실현해 주조업계에서 대동금속의 경쟁력을 확보하기 위함이라고 설명했다. 주조 아카데미는 1, 2차로 운영되며 1차 교육은 주조 엔지니어 및 관리직 총 35명을 대상으로 오는 2월부터 7월까지 매월 2회씩 진행된다. 1차 교육은 주조에 필요한 전반적인 지식과 기술 이해 증대를 위한 이론 및 지식교육을 중심으로 진행된다. 세부 프로그램으로 주철주조의 이해, 금속조직, 주조의 공정 최적화, 주조 시뮬레이션 등 이론교육부터 주형, 주물사 관리 등 기술 이해 교육이 진행된다. 2차 교육은 8월부터 11월까지 4개월간 실제 실무현장의 심화 교육을 진행함으로써 엔지니어들의 기술 및 생산 역량을 강화한다. 2차 교육은 엔지니어 대상으로만 진행하는데 외부 교육 기관에서 습득할 수 없었던 금속 교육 이론부터 심화 교육을 실제 현장에서 배울 수 있도록 구성됐다. 하영호 대동금속 품질혁신실 실장은 “주조산업이 필요로 하는 맞춤형 인재를 지속적으로 양성하고 품질경영 실현을 통해 대동금속의 경쟁력을 제고하기 위해 처음으로 사내 아카데미를 기획했다”며 “앞으로 대동금속의 경쟁력과 지속가능한 밸류체인 구축을 위해 다양한 사내 교육 기회를 모색할 것”이라고 말했다.

2024.02.27 09:43김재성

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