고려대 문준혁 교수팀, 나노입자 고밀도·균일 코팅기술 개발 … 환경친화적 건식 공정

고려대학교는 화공생명공학과 문준혁 교수 연구팀이 용액을 사용하지 않고도 나노입자를 탄소나노튜브에 고밀도로 형성할 수 있는 새 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

산화물 나노입자 코팅 탄소나노튜브는 높은 전도성과 활성 표면적으로 인해 차세대 에너지 전극 소재로 주목받는다. 그러나 기존의 용액 기반 코팅 방법은 서로 응집되는 등의 문제가 있어 고밀도 코팅에 한계가 있었다.

문 교수 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 건식 나노입자 코팅 기술을 도입했다. 이 기술은 탄소나노튜브에 얇은 산화막을 증착한 뒤 탄소열 환원 반응을 통해 산화막을 나노입자로 전환하는 방식이다. 이 방식은 용액을 사용하지 않아 입자 응집 현상이 없기 때문에 고밀도의 나노입자를 균일하게 코팅할 수 있다.

연구팀은 이 기술을 적용해 제작된 나노입자 코팅 탄소나노튜브를 리튬-황 전지의 양극재로 적용했다. 그 결과 해당 양극재는 최대 10.7㎃h/㎠의 용량을 달성하며, 기존 리튬-이온 전지보다 2.5배 이상의 에너지 밀도를 구현했다.

연구를 지도한 문 교수는 "이번 연구는 용매를 사용하지 않아 환경친화적인 나노입자 코팅 공정을 제시한 것"이라며 "다양한 에너지 소재 분야에 폭넓게 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 논문은 화학공학 분야의 국제적인 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 지난달 28일 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.