▲조원일 KIST 에너지융합연구단 신전지그룹 책임연구원(왼쪽)과 김문석 연구원(오른쪽). 사진=안희민

"하루 9시간씩 15일을 일하더니 난제를 해결하더라구요." 조원일 KIST 에너지융합연구단 신전지그룹 책임연구원이 김문석 연구원을 기자에게 소개하며 한 말이다. 김문석 연구원은 병역특례 전문연구요원으로 올해 9월부터 KIST에서 일을 시작했다. 전문연구위원이 된 데는 연구 실적이 뛰어나서다. 그는 미국 UC버클리대에서 수학하며 마부디안 교수 밑에서 유연한 마이크로 수퍼커패시터 기술을 개발해 우수 연구자상을 졸업과 함께 수상했다. 특히 코넬대에선 아처 교수의 지도 아래 리튬황 전지 분리막을 연구했다.

김문석 연구원은 리튬메탈전지와 리튬황 전지를 연구 중이다. 이들 전지는 리튬이온전지를 이을 차세대 전지의 대표 주자다. 리튬메탈전지는 음극재를 기존의 탄소 성분이 아닌 메탈로 제작해 모든 차세대 전지에 적용되는 기반 연구로 평가된다. 리튬황 전지는 에너지밀도가 리튬이온전지의 5배에 달하는 획기적인 전지다. 이들 연구가 상용화되면 전기차 1회 충전으로 서울과 부산을 몇 번이고 오갈 수 있으며, 스마트폰을 3∼4일에 한 번만 충전하면 된다.

헌데 그는 짧은 시간에 리튬메탈전지와 리튬황 전지 제작 부분에서 난제를 3가지나 해결했다. 이는 리튬황 전지의 양극재, 분리막, 리튬메탈전지의 음극재 부문에서 주목할 만한 성과로 평가된다. 조원일 책임연구원은 이에 대해 "리튬황 전지의 분리막을 저렴한 비용으로 제작하면서도 성능을 높인 연구를 KIST와 코넬대와 공동으로 완성했어요. 리튬황전지용 복합소재 양극재와 리튬메탈전지 음극재는 특허가 나오는 대로 공개하겠습니다"고 강조했다.

리튬황 전지는 리튬황 성분이 양극재에 고정돼 있지 않고 전해질에 녹는 고질적인 문제가 있다. 김문석 연구원은 요즘 양극재를 복합소재로 제조해 리튬황의 이탈을 막고 분리막으로 리튬황이 음극으로 이동하지 않게 막으며 리튬메탈전지 음극재에 리튬황이 침전해 수명이 짧아지는 연구를 진행하고 있다. 그의 연구는 유력한 해외 학술지 두 곳에 각각 게재된다. 리튬황 전지에 맞는 분리막 특성을 연구해 값싼 비용으로 손쉽게 제작한 것이 주목받았다. 조원일 책임연구원에 따르면 11월 중 연구 성과가 모두 공개될 예정이다.

김문석 연구원은 "KIST에 삼성SDI나 ETRI에 있는 드라이룸이 있어 좋다. 미국 코넬대나 버클리대에선 볼 수 없는 시설이인데 그 덕에 리튬황 전지 양극재와 리튬메탈전지 음극재 연구를 진행할 수 있었다"고 말했다.

[에너지경제신문 안희민 기자]