한양대 선양국 교수팀, 혁신적 고망간 무응력 양극 소재 개발

작성일 08-27

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">“고에너지밀도·저가격·장수명·고안정성 잡은 꿈의 이차전지”…‘네이처 에너지’ 게재</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="xZ9wi7j4lh">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c90941d3034cb1aa839078603454b81a74f25c94c7fc4556958860cd45b9b703" dmcf-pid="yisBZkphvC" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한양대 에너지공학과 선양국 교수. 한양대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/27/munhwa/20250827145009333omdu.png" data-org-width="317" dmcf-mid="QLWP7h2Xyl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/27/munhwa/20250827145009333omdu.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            한양대 에너지공학과 선양국 교수. 한양대 제공
           </figcaption>
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          <p contents-hash="21e64134ca66cd6e694d1095b70b6a599d5eb0dcd8775a6950fdd913c5341262" dmcf-pid="WSpg65dzlI" dmcf-ptype="general">한양대(총장 이기정) 에너지공학과 선양국 교수 연구팀은 차세대 이차전지 성능을 획기적으로 끌어올릴 수 있는 고망간 무응력 양극 소재를 개발했다고 27일 밝혔다. 이번에 새롭게 개발된 양극재는 배터리 성능의 4대 핵심 요소인 에너지 밀도, 수명특성, 안전성, 가격 경쟁력을 동시에 개선할 수 있는 혁신적 소재로 평가된다.</p>
          <p contents-hash="e205fc872fe5e14e0aaecb17c6d9314104e297e46072040ec89b38dde0fbd344" dmcf-pid="YvUaP1JqTO" dmcf-ptype="general">기존에 알려진 고망간계 양극재는 미국에서 처음 개발된 과리튬계 양극재(Li-rich Mn-rich cathode, LMR)로, 낮은 충·방전 효율과 급격한 전압 강하, 가스 발생, 저조한 수명 특성 등의 한계를 지닌다. 이를 극복하기 위해 선 교수팀은 리튬 대 전이금속 비율이 1, 망간 함량이 45% 이상인 고망간계 양극재를 개발했다. 이 소재는 Li₂MnO₃가 발달하지 않아 기존의 기술적 한계를 극복했다. 뿐만 아니라 전량 국내 연구진이 독자 개발한 ‘한국형 고망간 양극’으로, 국내 배터리 산업의 글로벌 경쟁력 회복과 전략적 주도권 확보에 크게 기여할 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="d46d0cc2e84aca1cacc2a3fad899b0b3aea243d386fae841402b94751624e435" dmcf-pid="GTuNQtiBTs" dmcf-ptype="general">이 양극재는 4.6V 이상 고전위 충·방전 조건에서도 높은 수명을 유지한다는 특성을 갖는다. 이는 나노 영역에서 리튬과 전이금속 간 혼합 구조(quasi-ordered, QO structure)가 형성돼, 우수한 구조 안정성을 갖춘 결과다. 실제로 상용 하이니켈 NCM 양극재의 c축 상수 변화율이 약 6%인데 반해 이 소재는 0%에 가까운 변화율을 보여 무응력 양극재로 평가받고 있다.</p>
          <p contents-hash="9732a5e52f4b73021568419aea89737388e57f3b26b94faf02c3bfadc6ab03f9" dmcf-pid="Hy7jxFnbhm" dmcf-ptype="general">또, 열폭주 시작 온도가 높은 것도 이 양극재의 장점이다. 전지 간 열전이 현상을 억제할 수 있어 배터리 소재로써 화재 위험이 현저히 낮다.</p>
          <p contents-hash="1f6d6a4262ffc02e5112053287ac0a4af86f30d66bc0f029814ca4de4d84ee68" dmcf-pid="XWzAM3LKSr" dmcf-ptype="general">이 소재는 최근 시장 점유율이 급증하고 있는 중국산 저가격 인산철 양극재 (LiFePO₄, LFP) 대비 중량당 에너지밀도가 40~65%, 부피당 에너지밀도가 120% 이상 높다. 경제성 측면에서도 망간 함량이 높아 하이니켈 NCM 대비 30~40%의 원가 절감 효과가 예상된다. 에너지당 가격이 LFP보다 낮거나 동등해 에너지 밀도·가격·안정성 모두에서 LFP를 능가하는 유일한 소재로 꼽힌다.</p>
          <p contents-hash="78de366332d0ab9bce6250c1274ad267c1951dc74a8794975d22bb00ff0263df" dmcf-pid="ZYqcR0o9lw" dmcf-ptype="general">업계에서는 이 기술이 중국산 LFP 양극재의 강세를 돌파하고, 차세대 에너지저장장치(ESS) 및 전기자동차(EV) 시장에서 전략적 주도권을 확보하는 ‘게임 체인저’가 될 것이라는 기대감을 표출하고 있다. 나아가 이 성과는 국내 배터리 산업이 원가와 성능 두 분야에서 모두 중국을 압도할 수 있는 가능성을 제공하며 글로벌 에너지 저장 기술 패러다임 전환의 신호탄이 될 것으로 전망된다.</p>
          <p contents-hash="2f824d81de6b24ab56c0da0e4dc52a4cf4aab4142aa5d813d3a94dae676cde4e" dmcf-pid="5GBkepg2vD" dmcf-ptype="general">선양국 교수는 “앞으로도 우리나라가 배터리 시장에서 글로벌 경쟁력을 회복하고 전략적 주도권을 확보할 수 있도록 연구를 지속하겠다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="6f052161d66d5e6066abf613ac05313d4adec0416aae75b05e95eb568393f269" dmcf-pid="1HbEdUaVhE" dmcf-ptype="general">연구팀은 현재 해당 양극재의 상용화를 위해 LG에너지솔루션 및 현대자동차와 기술을 검토 중이다. 이를 통해 향후 고성능·저가격 전기차 및 ESS용 배터리의 공동 개발이 기대된다.</p>
          <p contents-hash="fb206efac6a058d591308cdbc9eefe64e4b89ad0663e218b94b4053799db343f" dmcf-pid="tXKDJuNfCk" dmcf-ptype="general">이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 에너지인력양성사업 지원을 받아 수행됐다. 관련 논문은 세계 최고 권위의 에너지 분야 학술지 ‘네이처 에너지(Nature Energy, IF: 60.1)’에 8월 26일 게재됐다. 해당 논문 ‘Zero-Strain Mn-Rich Layered Cathode for Sustainable and High-Energy Next-Generation Batteries’에는 박건태 박사가 제1저자로, 선양국 교수가 교신저자로 참여했다.</p>
          <p contents-hash="dfd9430b3c55ab97718f04e357ce1267b8cfda2ccfa6bb0abd918dcdcbe2d0d2" dmcf-pid="FCFnfHMUTc" dmcf-ptype="general">노지운 기자</p>
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