포스테키안

2022 봄호 / 포커스

2022-04-18 77

< 고등학생 기자단 포커스 4기 – 강병우 교수님을 만나다! >

안녕하세요! 포커스 4기로 활동하게 된 천상고등학교 2학년 이지원입니다. 포커스 4기로서 교수님을 직접 인터뷰하고 포스테키안에 글을 쓰게 되어 정말 기쁘고 영광입니다. 이번 호에서는 이차 전지와 고에너지High Energy 연구로 저명하신 신소재공학과 강병우 교수님을 모시게 되었습니다. 교수님께서 신소재공학과에서의 이차 전지와 고에너지 연구의 현황과 전망에 대해 자세하게 설명해 주셨습니다. 모든 답변을 포스테키안에 담지 못해 아쉽지만, 담으면 가장 좋을 듯한 답변을 선정해 담아 보았습니다. 그러면 지금 바로 보러 가시죠!

[이지원학생] 교수님께서 요즘 떠오르고 있는 이차 전지 연구의 전문가시라고 들었는데요. 교수님께 직접 이차 전지의 활용 분야와 원리에 대한 설명을 듣고 싶습니다.

[강병우 교수님]  이차 전지는 잘 아시겠지만, 최근 반도체 다음으로 가장 큰 이슈가 되고 있죠. 이차 전지라는 것은, 우리가 시중에서 쉽게 구할 수 있는 알칼리 이온 배터리와 다르게, 충전과 방전을 둘 다 할 수 있는 것을 말하는데요. 이차 전지가 가장 많이 쓰이는 곳이 바로 여러분들의 휴대전화죠. 스마트폰에 가장 많이 쓰이고 있고, 자동차 분야로도 확장되고 있어요. 작동하는 원리는 굉장히 단순합니다. 이차 전지에는 리튬 이온을 씁니다. 한 물질에서 리튬 이온이 나오고 다른 물질은 이를 받아주는데, 이 과정에서 리튬 이온이 안으로 가고 전자가 밖으로 나오면서 전자에 의해 기기를 작동시킵니다. 과정이 되게 단순하기 때문에 가장 중요한 요소는 소재입니다. 어떤 소재를 쓰냐에 따라서 이차 전지의 특성이 많이 달라지기 때문에 저는 이차 전지가 신소재공학과와 잘 맞는 주제라고 생각하고 있습니다.

 

[이지원학생] 요즘 고에너지에 관한 연구가 활발히 진행 중인 것으로 알고 있습니다. 고에너지 연구가 다른 에너지 연구와 다른 점과 이 연구가 필요한 이유가 궁금합니다.

[강병우 교수님]  고에너지가 필요한 이유는 굉장히 단순합니다. 많은 학생들이 스마트폰을 쓰는데 오늘 쓰고 나면 내일도 충전을 해야 해요. 그런데 만약에 고에너지 이차 전지가 있으면 충전을 안 해도 되겠죠. 가장 큰 이유가 그겁니다. 기기를 한 번 충전해서 더 오래 쓰고 싶은데 특정한 부피 안에 들어가는 에너지 용량은 정해져 있어서, 그보다 더 큰 용량을 얻으려면 내부를 구성하는 소재의 개발이 필요한 것입니다. 그래서 우리 연구실에서는 주로 고에너지 이차 전지를 만들기 위해서 내부를 구성하는 소재, 리튬을 많이 가진 물질을 만듭니다. 제가 앞서 말씀드린 이차 전지에 리튬 이온이 나왔다 들어갔다를 반복하면 어떤 일이 생길 것 같나요? 우선 이온이 들어왔다 나감에 따라 부피 변화가 계속 생기죠. 실제로 이에 따라 구조적인 변화가 일어나 충전을 해도 오래 못 쓰는 그런 일이 발생하죠. 휴대폰을 1년 반 정도 쓰면 충전해도 금방 배터리가 닳았던 경험 있을 거예요. 그게 바로 소재의 구조적 변화 때문입니다. 이러한 문제를 해결하는 방안이 전반적으로 오래 쓸 수 있는 고에너지입니다. 또, 고에너지가 많이 연관된 분야는 자동차 산업입니다. 한 번의 충전으로 서울에서 부산까지 가야 하는데 중간에 계속 충전해야 하면 시간이 오래 걸리잖아요. 고에너지 이차 전지가 개발되면 한 번의 충전으로 먼 거리를 왔다 갔다 할 수 있기 때문에 사람들이 굉장히 많은 관심을 갖고 있고, 개발도 활발히 이루어지고 있습니다.

 

[이지원학생] 에너지 분야에서도 최근 배터리와 이차 전지가 상당히 유망하다고 알고 있는데, 미래에는 어떤 변화가 일어날 것이며 이에 따라 연구는 또 어떻게 변화할지 궁금합니다.

[강병우 교수님]  제 생각에 이차 전지와 배터리는 결론적으로 같은 것입니다. 근데 배터리 중 일부가 이차 전지고 또 하나는 우리가 쓰는 알칼리 이온 배터리 같은 일차 전지죠. 앞으로 어떻게 변화할지 제가 예측하는 바로는, 이차 전지는 기본적으로 에너지를 저장하는 것이기 때문에 저장할 에너지를 생산하는 부분이 필요합니다. 원자력에서 에너지가 많이 생산되면 그 에너지를 저장할 수 있지만, 원자력이 아닌 연료 전지나 태양 전지 같은 신재생에너지가 확대되면 에너지 플러스 저장 장치, 이차 전지를 계속 사용하게 될 것 같습니다. 이런 관점에서 이차 전지의 연구는 계속 지속될 것 같습니다. 또한 자동차가 전동화되면 단순히 전지를 쓰는 것에서 멈추는 것이 아니라 서로 연결되는 커넥티드 모빌리티Connected Mobility가 등장해 저희의 생각과 다른 형태의 사회로 변화해 전지가 모바일 파워 소스Mobile Power Source로 큰 역할을 하게 될 것 같습니다.

 

지금까지 신소재공학과 강병우 교수님과의 인터뷰 내용이었습니다. 더 많은 이야기를 나누지 못해 아쉽지만, 이차 전지와 고에너지 연구에 대해 정말 많은 것을 배워갈 수 있는 유익하고 좋은 시간이었습니다. 인터뷰에 응해 주시고, 모든 질문에 친절하고 이해하기 쉽게 설명해 주신 강병우 교수님께 정말 감사드립니다. 유튜브 영상을 통해 교수님과의 인터뷰뿐만 아니라 체인지업그라운드CHANGeUP GROUND 투어까지 보실 수 있으니, 꼭 확인해 주세요. 잊지 못할 경험을 하게 해 주신 알리미 분들과 강병우 교수님께 다시 한번 감사의 인사를 드립니다!

 

글 / 천상고등학교 2학년 이지원

 

고등학생 기자단 포커스의 이야기는
5월 27일 공개됩니다!