연구 성과는 최상급 나노 분야 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS NANO)’ (IF=15.881) 최신호에 ‘양자 크기의 금속산화물 에어로 필름 음극을 이용한 리튬이온 배터리 초고속 충전 및 장수명 실마리 발견(Unlocking Rapid Charging and Extended Lifetimes for Li-Ion Batteries Using Freestanding Quantum Conversion-Type Aerofilm Anode)’이라는 제목으로 게재됐다.
지금까지는 리튬이온 배터리를 80%까지 충전하는 데 15분 걸렸다. 경상국립대 정현영 교수팀이 개발한 금속산화물 기반의 음극은 3분 안에 충전이 가능한 초고속 충전 특성을 보였다.
이는 휘발유 자동차를 5분 안에 충전하는 것보다 빠르게 충전이 가능한 것으로, 리튬 이온 배터리의 충전 한계를 극복한 획기적인 성과로 평가되고 있다.
연구진이 개발한 금속산화물 음극은 2만 회까지 안정적으로 작동했으며, 이는 리튬이온 배터리가 1000회 충·방전이 가능한 것의 20배 향상된 수명이다.
연구진이 개발한 음극은 20C의 충전 속도에서 548mAh g-1의 성능을 보였으며, 이는 현재 상용화한 흑연 음극이 갖는 0.2C(5시간 충전)의 충전 속도에서 372mAh g-1의 성능 한계를 뛰어넘는 월등한 성능향상이다.
결과적으로 이 기술은 상용화한 배터리보다 10배 이상 매우 빠른 충전 속도에서 1.5배 이상의 성능을 보인 수준 높은 기술로 평가된다.
지금까지 금속산화물 기반 음극은 상용 흑연전극의 한계를 극복할 대안으로 알려졌지만, 충·방전 시 부피 팽창에 의한 비가역성 증가와 낮은 전기전도성이라는 한계를 가지고 있었다.
이를 개선하기 위해 경상국립대 정현영 교수팀은 금속산화물을 양자 크기로 컨트롤하고 이를 탄소 구조체에 매우 균일하게 분포시켰으며 최초로 탄소-주석을 화학적으로 결합시키는 원천 기술을 개발했다. 이를 통해 양자산화주석 입자와 탄소 사이에 전자가 더 빠르게 전달돼 고속 충전에 기여하도록 했다.
제1저자인 김선식 석사과정생은 “전극을 매우 가벼운 형태로 경량화해 에너지 저장 소자의 무게를 획기적으로 줄일 수 있었으며, 특히 수명 안전성과 고용량 특성을 나타내기 때문에 드론, 전기자동차, 항공기 및 첨단기기 산업에 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
지도교수인 정현영 교수는 “이번 연구가 고속 충전 리튬이온 전지 연구에 대한 실마리를 제공하고 시장이 요구하는 전기 자동차 배터리로 가는 이정표 역할을 해 실용화로 이어지기를 바란다”고 밝혔다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부 기초연구실 지원사업과, 교육부·한국연구재단 지역대학 우수과학자 지원사업 후속 연구의 지원을 받아 수행했다.
#‘지역사회 교통약자 이동여건 개선 프로젝트’ 성과공유회 개최
‘지역사회 교통약자 이동여건 개선 프로젝트-디지털 리빙랩 프론티어 2기’는 스마트공동체사업단이 공공기관, 사회적 기업과 함께 지역사회 혁신에 기여하기 위해 추진하는 사회적 약자 인권개선 학생참여형 프로젝트다. 이 프로젝트에는 경남 혁신도시 공공기관인 중소벤처기업진흥공단(이사장 김학도, 이하 중진공), 사회적 기업인 협동조합 작은시선(대표 조준섭)이 함께했다.
성과공유회는 코로나19 확산 방지를 위해 사업 관계자 및 참여 학생 등 30명만 참여한 가운데 간소하게 진행됐다.
프로젝트에 참여한 경상국립대 학생 20명은 지난 한 달 동안 교통약자를 인터뷰하고, 상대동·평거동 등 진주 10개 동을 조사한 결과를 발표했다. 또 교통약자의 문화시설 관람요건 및 사회인식 개선방안을 제시했다.
비탈진 경사, 좁은 도로, 깨진 보도블록, 불법 주차, 인도 진입턱 등 참여 학생들이 찾아낸 이동 방해물은 GPS 기반의 장애물 수집 앱인 ‘비에프’ 앱에 등록됐다. 이후 협동조합 ‘작은 시선’이 이를 기초로 경남 무장애 네비게이션 앱인 ‘일상을 잇다, 윌체어’ 앱 서비스를 개발, 운영할 예정이다. 이동 방해 요소와 개선방안은 진주시에 전달할 계획이다.
열정적 참여로 중소벤처기업진흥공단 표창을 받은 경상국립대 정치외교학과 손승희(3학년) 학생은 “프로젝트 활동을 하면서 교통약자 관점에서 세상을 새롭게 보는 법을 배웠다. 물리적 베리어프리(barrier free)뿐 아니라 모든 부분에서 베리어프리가 가능한 사회를 만드는 데 보탬이 되고 싶다”라고 소감을 밝혔다.
울산·경남 지역혁신 플랫폼사업은 총괄대학인 경상국립대를 비롯해 13개의 참여대학과 지역혁신기관, 지자체가 연계·협업하는 사업이다. 지자체-기업-대학의 지속 가능한 발전 선순환 생태계를 조성함으로써 지역 상생과 국가균형발전을 도모하기 위해 2025년 2월 28일까지 추진된다.
#간호대학, 간호시뮬레이션교육센터 개소
간호대학은 2015년 간호대학 와이즈(WISE) 실습교육센터를 개관한 이후, 2021년 보건복지부에서 주관하는 ‘간호대학 실습교육지원사업’ 표준형 수행기관에 선정되어 6억 원의 예산을 지원받아 간호시뮬레이션교육센터를 구축했다. 이에 따라 ‘GENIUS’로 이름 붙인 시뮬레이션센터가 새롭게 탄생하게 됐다.
간호시뮬레이션센터장인 유미 교수는 “코로나19로 인해 교육의 장이 변화하는 상황에서, 특히 병원에서 임상실습을 병행해야 하는 간호대학 학생에게는 임상현장과 유사한 환경에서 실제적인 실습을 통해 술기술을 익히는 것이 매우 중요하다”며 “특히 코로나19와 같은 국가 재난 상황에서, 의료현장에서 매우 중요한 역할을 수행하는 간호인력을 양성하여 배출하기 위해서는 재난간호와 관련한 교육이 매우 중요하다”고 강조했다.
4차 산업혁명 시대, 온택트 교육환경에서는 가상 공간을 활용한 교육방법과 시뮬레이션 교육이 매우 각광을 받고 있다.
간호대학은 이러한 시대적 요구에 맞춰 재난간호와 관련한 외상센터와 감염관리센터를 새로 구축하고, 마네킨을 활용한 고충실도 시뮬레이터와 VR시뮬레이션 실습실을 구축해 시의적절하게 교육 콘텐츠와 방법을 구현할 수 있게 했다.
이날 행사에는 권순기 총장, 윤철호 경상국립대학교병원장, 박옥엽 경상국립대학교병원 간호부장을 비롯해 경상국립대 간호대학 교수, 학생, 진주보건대와 거창대 간호학과 교수 등이 참석했다.
개소식 행사는 전미양 학과장의 사회로 인사말, 축사, 개소식 테이프 커팅, 사진 촬영, GENIUS 센터 투어 및 시뮬레이터 구동 시연 등으로 진행됐다.
이어 오후 1시부터는 교원 시뮬레이션 역량강화프로그램을 진행했다. 이 프로그램은 간호대학 유미 교수의 사회로 ‘간호교육 시뮬레이션: 시뮬레이션 교육의 개념·필요성·종류’(유미 시뮬레이션센터장), ‘시뮬레이션 기반 교육 운영의 원칙: 커리큘럼 구성 및 시나리오 개발 평가방법 및 도구’(김영주 성신여대 간호학과) 등으로 진행됐다.
강샘이 교수의 사회로 ‘디 브리핑 개념과 방법, 모델’(서민정 경상국립대 간호대학), ‘간호시뮬레이션 교육 경험’(민해영 경상국립대 간호대학), ‘생애주기별 재난간호시뮬레이션 소개’(전미양 경상국립대 간호대학), ‘센터 사업 안내’(유미 시뮬레이션센터장) 등의 순으로 오후 4시 30분까지 진행됐다.
정동욱 부산/경남 기자 ilyo33@ilyo.co.kr