- KIST, 유레카파크에서 5개 혁신기술 세계 무대에 선보여 - CES 2023 접근성 부문 최고혁신상 ‘닷 패드’ 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 내년 1월 5일부터 8일까지(현지 시각) 미국 라스베이거스에서 열리는 세계 최대 IT 전시회인 ‘CES 2023’에 참가한다고 밝혔다. KIST가 CES에 기관 단위로 참가하는 것은 2020년과 2022년에 이어 이번이 세 번째다. 특히 이번 CES 2023에서는 그동안 KIST에서 수행해 온 창업 및 기업 성장지원 프로그램의 성과를 확인할 수 있다. KIST 전시관이 위치한 유레카파크(Eureka Park)는 스타트업의 혁신 기술을 선보이는 곳이다. KIST는 ▲KIST 지능로봇연구단, ▲티제이랩스, ▲메디케어텍, ▲닷, ▲페트라인텔리전스의 혁신 기술 총 5건을 선보인다. KIST 지능로봇연구단은 유범재, 김준식 책임연구원의 접촉감 지원 착용형 핸드 모션캡쳐 장치 및 핸드 인터랙션 기술이 적용된 “CHICCAP v1.0”을 전시한다. CHICCAP은 사용자가 가상 손을 통해 가상세계의 객체를 만지고 조작할 수 있도록 손가락의 동작 정보를 캡쳐링하고 만질 때 접촉감을 제공하는 손 착용형 외골격 휴먼 인터페이스 장치이다. 가상세계 속 물건을 잡거나 돌리거나 이동하는 등의 동작을 실제 현실처럼 수행할 수 있도록 손과 가상 객체 간 물리 인터랙션을 제공한다 KIST 안전증강융합연구단 이택진 책임연구원이 위치측정 알고리즘 기술을 기반으로 설립한 연구원 창업기업인 ㈜티제이랩스는 정밀 실내 위치인식을 위한 클라우드 기반 플랫폼 ‘주피터 (Jupiter)’를 선보인다. 주피터를 이용하면 터널이나 지하 주차장이나 쇼핑몰 등 GPS가 잘 동작하지 않는 공간에서도 누구나 쉽게 위치를 인식할 수 있다. KIST의 창업유도형 R&D 사업인 ‘바이오스타’로 설립된 ㈜메디케어텍(대표 전한용)은 이비인후과 수술 장치인 ‘플렉스뎁 (FlexDeb, Flexible ENT Debrider)’을 출품한다. 플렉스뎁 (FlexDeb)은 구부림이 가능한 블레이드가 적용되어 축농증, 비염 등 수술 시 좁은 공간에서 안전하고 편리하게 수술할 수 있는 장치이다. ㈜닷(대표 김주윤·성기광)은 우수하고 독창적인 기술을 보유한 중소·중견기업에게 KIST가 보유한 인적·기술적 자원을 지원하는 KIST 패밀리기업 프로그램인 ‘K-클럽’ 회원사로, 이번 CES 2023에 최초의 실시간 촉각 디스플레이인 ‘닷 패드 (Dot Pad)’를 출품했다. 닷 패드는 글자를 점자로 변환하는 것을 넘어 도형이나 사진, 웹툰, 지도와 같은 그래픽 요소까지 시각장애인이 인식할 수 있도록 하는 제품이다. 닷 패드는 접근성(Accessibility) 부문에서 최고 혁신상 (Best of Innovation)을, 모바일기기 & 액세서리 (Mobile Devices & Accessories), 가상 및 증강현실(Virtual & Augmented Reality) 부문에서는 혁신상을 수상하여 3관왕을 차지했다. K-클럽 회원사 ㈜메디헬프라인(대표 박옥남)의 관계회사인 ㈜페트라인텔리전스(대표 강건우)는 세계 최초 3D 자세/비만 융합 분석 데이터 기반 개인 맞춤형 디지털 건강관리 플랫폼 ‘메디아바타 (MediAVATAR)’를 선보인다. 메디아바타는 3D 이미지 센서와 체성분 분석 센서를 기반으로 자세/비만 관련 정보를 생성하는 장비와, 생성된 데이터를 분석하여 건강 관리를 위한 분석/처방 서비스, 더 나아가서 질병의 위험도를 예측하는 서비스를 제공하는 플랫폼이다. 향후 체형, 자세, 체성분 정보에 따른 질병 예후 분석 및 AI 식단 관리, 운동 처방 등의 다양한 헬스케어 서비스를 제공할 계획이다. KIST 윤석진 원장은 “CES 2022에 KIST의 반려견 얼굴인식 시스템이 영국 BBC에 소개된 데 이어, CES 2023에서 KIST의 기술과 KIST가 지원한 혁신 기업들의 제품을 선보이게 되어 자랑스럽다”며, “앞으로도 KIST에서 개발한 기술이 사업화까지 이어지도록 기술 이전과 상용화 지원에 힘쓰겠다”고 밝혔다. [그림 설명] [그림 1] CHICCAP v1.0 - KIST 지능로봇연구단 유범재, 김준식 책임연구원 [그림 2] 닷 패드(Dot Pad) - ㈜닷 [그림 3] 플렉스뎁(Flexible ENT Debrider) - ㈜메디케어텍 [그림 4] 주피터(Jupiter) - ㈜티제이랩스 [그림 5] 메디아바타(MediAVATAR) - ㈜페트라인텔리전스

- 출연(연) 최초 공익목적 재단법인 키스트 미래재단 지난 3월 출범 - 과학나눔기금을 기반으로 이공계 장학사업, 사회공헌 사업 추진 예정 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 16일(금) 성북구 소재 KIST 본원에서 한국과학기자협회(회장 이영완)와 기부금 약정식을 개최했다고 밝혔다. 키스트 미래재단은 지난 3월 출범한 출연(연) 최초의 공익목적 재단법인으로, 2012년부터 KIST 직원 400여명이 연봉 1%를 기부해 모인 14.9억원이 기반이 되었다. 출범 이후 KT&G 장학재단, 이든앤앨리스 마케팅 등에서 과학나눔기금을 약정 및 후원받았다. 이를 바탕으로 키스트 미래재단은 국가와 과학기술의 미래를 위한 이공계 장학사업, 사회공헌 사업 등을 추진하고있다. KIST 윤석진 원장은 “과학자와 대중을 이어주는 역할을 해주시는 과학기자협회에서 키스트 미래재단에 기부금을 약정해주셔서 더욱 감사를 드린다. KIST 미래재단이 계획하고 있는 사회적 난제를 해결하기 위한 연구자 육성사업과 청소년 장학 ·멘토링 사업, ODA 사업등을 추진하는데에 보내주신 기부금을 소중하게 활용 하겠다. ”라고 밝혔다. 한국과학기자협회 이영완 회장은 "한국과학기자협회도 KIST 미래재단의 뜻 깊은 일에 함께할 수 있어 기쁘게 생각한다. 앞으로도 우수한 연구성과와 더불어 미래재단에서 수행하는 뜻 깊은 일을 하는 소식을 많이 전해주셨으면 좋겠다."라고 말했다. 한편 KIST 미래재단은 법무법인 케이씨엘 대표변호사이자 한국자폐인사랑협회 회장인 김용직 변호사를 이사장으로 선임하고 사업을 추진하고 있다. [그림 1] KIST 윤석진원장(좌)과 한국과학기자협회 이영완회장(우)이 서울 성북구 KIST 본원에서 열린 기부금 약정식에서 기념촬영을 하고 있다.

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사

- 망간기반 양극재의 수명 저하 원인 규명..고가의 니켈 대체 기대 - 전극-전해질 계면 안정화 기술로 수명 62% 향상된 배터리 전략 제시 현재 전기자동차의 배터리에 들어가는 대부분의 양극소재는 전이금속 중 60% 이상이 니켈로 이루어진 층상구조 산화물이다. 니켈 층상구조 산화물의 경우 에너지밀도가 높아 전기차의 주행거리를 확보하는데 유리하지만, 니켈 원자재 수급의 불안정이라는 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 연구자들은 국제 현물시장에서 니켈의 17분의 1정도 가격에 거래되고있는 망간을 주요 원소로 활용하는 스피넬 양극재에 주목했으나 급격한 수명저하 현상이 상용화의 걸림돌이었다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 에너지소재연구센터 홍지현 박사 연구팀이 고용량 망간 기반 스피넬 양극 소재의 고질적 문제인 급격한 수명 저하 원인을 규명해 차세대 전기차 배터리로 망간 양극재 리튬배터리의 상용화 가능성을 크게 높였다고 밝혔다. 망간 기반 스피넬 양극재는 이론적으로 니켈 기반 상용 양극재 수준의 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있으며, 금속 원자재 가격을 고려하면 가격당 에너지밀도는 2.8배에 달한다. 그러나 전지의 전체 용량을 활용할 경우 급격한 수명 저하현상이 있었기 때문에 실질적으로는 이론값의 75%정도로만 에너지를 저장할 수 있었다. 그간 학계에서는 망간 기반 스피넬 양극재의 충·방전 과정에서 형성되는 3가 망간(Mn3+)이 소재 결정구조의 뒤틀림을 발생시켜 전해질로의 망간 용출을 야기하고, 이는 결국 양극재의 수명저하의 원인이라는 것이 정설로 여겨졌다. 이에 따라 대부분의 연구가 3가 망간의 형성을 억제하는 데 집중됐다. 주류학계의 이론과는 달리 KIST 홍지현 박사팀(제1저자: 임국현 학생연구원)은 전지의 구동전압 범위를 조절하면 3가 망간이 형성되더라도 양극재가 뛰어난 수명 특성을 보인다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 연구팀은 기존 이론으로 설명되지 않는 이와 같은 현상의 해석을 위해 방사광 가속기 기법 등 고도의 소재 분석 기술을 활용했다. 이를 통해 거듭되는 충·방전 과정에서 양극소재 및 전해질 사이 계면의 부반응이 수명을 저하시키는 원인이 되고 있음을 최초로 규명했다. 연구팀은 나아가 양극-전해질 계면 안정화를 통해 망간 기반 소재의 수명을 획기적으로 개선할 수 있는 핵심전략도 함께 제시했다. 이 같은 전략의 예시로 무(無)-에틸렌 카보네이트 전해질(EC-free electrolyte) 도입으로 상용 전해질 대비 62%의 수명 개선 사실을 증명했다. 이것은 현재까지 보고된 망간 기반 스피넬 양극 소재의 성능 가운데 가장 우수한 용량과 출력이다. KIST 홍지현 박사는 “본 연구를 통해 KIST가 전기차 보급 확대의 기폭제가 될 망간 기반 고에너지 양극소재의 상용화의 새로운 방법론을 제시했다”라며 “학계와 산업계가 그간 많은 역량을 축적해온 니켈 기반 양극재의 계면 안정화 기술을 망간 기반 차세대 양극재에 적용하는데 집중한다면 미래 모빌리티 산업에서 우리 기업들이 한층 높은 경쟁력을 유지할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업 및 한국연구재단 개인연구사업(우수신진연구, 중견연구)을 통해 수행되었으며 해당 연구 결과는 에너지 소재 분야의 세계적 권위지 ‘Advanced Energy Materials’ (IF:29.698, JCR 분야 상위 2.464%)의 전면 표지 논문으로 선정됐다. * (논문명) Regulating Dynamic Electrochemical Interface of LiNi0.5Mn1.5O4 Spinel Cathode for Realizing Simultaneous Mn and Ni Redox in Rechargeable Lithium Batteries - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임국현 학생연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 홍지현 선임연구원 [그림 설명] [그림 1] 전면 표지 논문 선정 이미지 [그림 2] 지난 3년간의 양극재 가격 변동 (좌), 타 양극재 대비 망간 기반 양극재의 성능 비교 (우). 네모 표시는 이번 성과로 연구한 망간 기반 양극재 [그림 3] 새롭게 규명한 망간 기반 스피넬 양극-전해질 계면의 부반응 메커니즘 [그림 4] 리튬이온전지 망간 양극재 수명 저하원인을 규명하고, 수명 개선 기술을 개발한 KIST 연구진. (좌) 임국현 학생연구원(제1저자), (우) 홍지현 박사