목원대 김기출 교수 연구팀, 맥신 기반 고성능 이차전지 개발

목원대 신소재화학공학과 김기출 교수와 김기출 교수 ‘기능성소재연구실’ 소속 김미리 박사과정(왼쪽부터). 목원대 제공

[아시아경제(대전) 정일웅 기자] 국내 연구진이 맥신(MXene) 기반의 고성능 리튬이온전지(이하 이차전지)를 개발하는 데 성공했다.

목원대는 교내 신소재화학공학과 김기출 교수 연구팀이 나노종합기술원 한미공동연구센터, 충남대와 공동연구를 진행해 맥신 기반 이차전지의 전기용량 성능과 수명 특성을 개선하는 기술을 확보했다고 7일 밝혔다.

맥신은 전이금소과 탄소 또는 질소를 결합한 화합물로 전기적 흐름이 원활하게 하는 2차원 신소재로 꼽힌다.

연구팀이 이차전지 성능을 높이기 위해 맥신에 주목한 이유도 다름 아니다. 이를 토대로 연구팀은 맥신과 폴리머를 혼합한 후 전기방사 방법으로 나노스케일(10억분의 1m) 단위로 구조를 제어, 속이 비어있는 맥신·카본나노섬유를 제작했다.

이 결과 속이 비어있는 나노섬유는 리튬이온의 접근성을 높였고 기존 맥신 기반 리튬이온전지의 전기용량(200mAh/g)보다 1.5배 높은 전기용량 306mAh/g을 확보할 수 있게 됐다.

연구팀의 성과는 지난달 3일 나노화학 분야 저명 국제학술지 ‘켐일렉트로켐(ChemElectroChem)’에 게재됐으며 같은 달 30일에는 표지 논문으로도 선정됐다.

나노화학 분야 국제학술지 ‘켐일렉트로켐(ChemElectroChem)' 표지. 목원대 제공

논문의 제1저자는 목원대 김미리 박사과정(김기출 교수 ‘기능성소재연구실’ 소속)과 충남대 서다래 석사과정(구자승 교수 연구실)이며 교신저자는 나노종합기술원의 한희·이용희·안치원 박사가 이름을 올렸다.

한편 목원대 김미리 박사과정은 같은 전기방사 방법을 이용해 나노종합기술원 송진규 연구원과 공동 제1저자로 ‘정션프리(junction-free) 유연 투명전극’을 개발했으며 해당 연구결과는 유명 국제학술지 ‘나노테크놀로지(Nanotechnology)’ 온라인판(지난달 18일)에 등재됐다.

목원대 김기출 교수는 “4차 산업혁명 시대에는 사물인터넷 서비스를 구현하기 위한 다양한 마이크로(100만분의 1) 전자장치가 개발될 것으로 전망된다”며 “이런 마이크로 전자장치에 고용량의 초소형 이차전지는 필수적 요소라는 점에서 이번 연구결과의 성과가 갖는 의미 역시 크다”고 말했다.

정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr