이차전지 성능 대변혁 이끌 ‘미세’한 발견
상태바
이차전지 성능 대변혁 이끌 ‘미세’한 발견
아주대 김주민 교수 연구팀 ‘나노입자 분산액 탄성 정량화 기술’ 제시
수십년간 이론뿐이던 현상 증명… 세계적 학술지사이트에 논문 게재
  • 박종대 기자
  • 승인 2019.06.13
  • 12면
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

아주대학교는 김주민 교수(화학공학과·대학원 에너지시스템학과)가 주도하는 연구팀이 나노입자 분산액의 탄성을 정량화할 수 있는 ‘미세유체 기술’을 제시했다고 12일 밝혔다.

이번에 발견된 ‘입자 접속현상’은 미세입자 분포의 불균일성을 이해하는 데 중요한 실마리를 제공해 이차전지의 제조공정을 개선시킬 것으로 기대된다.

이번 연구는 20년 넘게 이론적으로만 예측된 ‘나노입자 분산액의 탄성’에 의한 독특한 유동현상을 보고한 것으로, 산업적 활용도가 높아진 나노입자 분산액의 역학적 이해를 돕는 데 크게 기여할 전망이다. ‘나노입자 콜로이드 분산액에서 수직 응력차에 의한 입자 집속’이라는 논문 제목으로 세계적 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스’ 온라인에 7일자로 게재됐다.

에너지 저장소자로 각광받는 이차전지는 개별 기능을 지닌 작은 입자(나노 및 마이크론 크기)를 용매에 분산시킨 뒤 기판 등에 도포해 제조된다. 이때 이차전지의 성능은 다양한 크기의 입자를 얼마나 공간적으로 균일하게 분산시키느냐에 따라 많이 좌우된다.

김주민 교수 연구팀이 발견한 독특한 유동현상은 나노 크기의 입자들에 의해 발현된 탄성 때문에 마이크론 크기 입자들의 공간적인 분포가 불균일해질 수 있다는 것을 입증한다. 또 미세채널(내경 25㎛) 속 나노입자 분산액 내 폴리스티렌 입자(직경 6㎛)의 움직임을 관찰해 입자 집속현상을 발견했다.

이번 연구의 또 다른 성과는 미세유체소자를 활용해 ‘나노입자 콜로이드 분산액’의 탄성을 정량화하는 방법을 제시했다는 데 있다. 나노입자 콜로이드 분산액은 점성만을 갖는 뉴튼유체로 간주돼 탄성의 특성은 보통 무시돼 왔다.

콜로이드 분산액은 식품, 화장품 및 각종 전자제품의 소재 등에서 흔히 관찰할 수 있는 물질의 한 상태로, 마이크론 크기 이하의 입자가 용매에 분산돼 있는 물질이다.

김주민 교수는 "입자 집속현상의 발견을 통해 오랜 기간 예측돼 왔던 콜로이드 유변학 이론을 증명함과 동시에 이차전지 재료 및 인체 혈장의 물리적 특성을 이해하는 데 중요한 실마리를 제공할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 선도연구센터 및 개인 연구지원사업의 지원을 통해 이뤄졌다.

박종대 기자 pjd@kihoilbo.co.kr

기호일보, KIHOILBO

▶디지털 뉴스콘텐츠 이용규칙 보기

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.