전북대학교는 유도현 에너지저장 및 변환 연구실(지도교수 서인석) 박사과정 연구원이 '2026년 대한전기학회 전기설비부문회 추계학술대회'에서 차세대 나트륨 이온 배터리 음극 소재의 한계를 극복한 성과를 인정받아 기후에너지환경부 장관상(우수논문상)을 수상했다고 5일 밝혔다.
이번 수상은 전북대(유도현, 장규정, 노상원, 서인석), 크레마테크, 한밭대가 공동 참여한 산학연 협력 연구 성과다. 유도현 연구원은 차세대 에너지 저장 장치로 주목받는 '나트륨 이온 배터리(Sodium-Ion Battery)'의 상용화 한계를 극복할 핵심 소재 개선 연구를 제시해 국가 에너지·환경 기술 발전에 기여할 우수성을 널리 인정받았다.
기존 나트륨 이온 배터리는 값비싼 리튬을 대체할 수 있어 경제성이 뛰어나지만, 나트륨 이온의 입자 크기가 리튬보다 커서 기존 흑연 음극에 적용하기 어렵고 이온이 원활하게 저장되지 않아 성능이 떨어지는 문제가 있었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 하드카본 음극 표면을 화학적으로 개질하는 새로운 공정을 도입하여 나트륨 이온의 저장 용량과 수명을 획기적으로 향상시키는 데 성공했다.
연구팀은 붕소 도핑을 통해 하드카본의 탄소 층간 거리를 기존 0.38㎚에서 0.40㎚로 확장해 나트륨 이온의 이동 저항을 대폭 낮추고, 탄소 격자 내에 이온이 저장될 수 있는 유효 활성 사이트(결함)를 의도적으로 형성하여 가역 용량을 극대화했다.
그 결과, 붕소가 도핑된 하드카본 음극은 기존 대비 11% 향상된 초기 방전 용량을 기록했으며, 100회의 반복적인 충·방전과 고속 충전 조건에서도 안정적인 성능을 유지하며 우수한 전기화학적 특성을 입증했다.
유도현 연구원은 “이번 성과를 바탕으로 고성능 나트륨 이온 전지 상용화에 기여할 수 있는 소재 연구에 더욱 매진하겠다”고 말했다.
서인석 교수는 “훌륭한 산학연 협력 모델이 만들어낸 국가적 성과로, 저비용·고효율 차세대 에너지 저장 시스템 구축에 핵심적인 역할을 할 것”이라고 덧붙였다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
