[이달의 과학기술자상] 백운규 한양대 신소재공학부 교수

백운규(왼쪽 세번째) 한양대 신소재공학부 교수와 연구팀원들은 친환경 리튬이온 2차전지 공정기술을 개발한데 이어 최근‘유비쿼터스 디바이스’ 개발에도 뛰어들었다.

백운규 한양대 신소재공학부 교수는 세계 최초로 친환경적이면서도 경제성이 뛰어난 '수계(水係) 리튬 2차전지'용 음극재료와 공정기술을 개발했다. 이에 따라 인체에 유해하고 환경을 오염시키는 유기용매 대신 물을 사용해 리튬이온 2차전지의 음극을 제조할 수 있게 됐다. 지난 2005년부터 백 교수의 기술을 공정에 적용한 삼성SDI는 환경오염물질 사용ㆍ배출량이 줄고 2차전지 1개당 17원의 제조원가를 절감하는 효과를 거뒀고 2,500억원어치를 수출했다. 작업환경이 개선되는 부수 효과도 거뒀다. ◇친환경ㆍ효율성ㆍ경제성 겸비=2차전지는 노트북컴퓨터ㆍ휴대폰ㆍ개인용 스마트 기기 등 소형 휴대기기의 전원으로 각광 받고 있다. 하지만 현 수준의 리튬이온 2차전지 용량ㆍ크기는 갈수록 작아지고 고용량ㆍ고성능을 요구하는 차세대 휴대기기에 적용하는 데 큰 어려움이 있다. 최근 빈번하게 발생하는 배터리 폭발사고, 2차전지 제조에 사용하는 유해물질에 따른 환경오염 문제도 시급히 해결해야 할 과제다. 종전에는 리튬이온 2차전지를 구성하는 음극을 용해하는데 엔메틸피롤리돈(NMP)이라는 유기용매를 사용했다. 하지만 이 용매는 인체에 유해하고 환경오염을 유발하기 때문에 복잡한 제조공정을 거쳐야 했다. 백 교수는 이 같은 문제를 해결하기 위해 유독성 유기용매 대신 물을 사용하는 수계 시스템의 제조공정을 개발했다. 그는 "나노 입자끼리 서로 끄는 힘을 억제함으로써 물에서도 나노 음극재료가 잘 분산될 수 있는 기술을 확립하고 형성되는 막의 균일화에 성공함으로써 친환경적이면서도 효율성ㆍ경제성까지 높인 공정기술을 개발할 수 있었다"고 말했다. ◇수계 성형 제조공정 개발=삼성SDI는 기존 유기용매를 물로 대체함으로써 월 30톤 이상의 유기용매 사용량을 줄여 제조공정 및 폐수처리 비용을 절감했다. 음극 제조에 필수적인 고온 열처리공정의 온도를 낮추고 공정 운영을 단순화해 전지 1개당 약 17원의 원가절감을 이뤄냈다. 공정기술에 대한 국내외 특허 출원으로 연간 60억원의 로열티 절감 효과도 나타났다. 백 교수의 2차전지용 수계 성형 공정기술은 향후 하이브리드 자동차(HEV)용 전지에도 적용할 수 있을 것으로 예상된다. 현재 HEV용 전지시장에서 리튬이온 전지의 시장점유율은 1% 정도에 불과하지만 오는 2015년이면 50~70%로 급상승할 것으로 전망된다. ◇유비쿼터스 디바이스 기술 개발=백 교수는 교육과학기술부가 진행하고 있는 '미래유망기술 파이오니어 기획사업(이하 기획사업)'에서 하나의 소재 안에서 메모리ㆍ디스플레이ㆍ배터리 기능이 있고 몸에 두를 수 있는 새로운 개념의 시스템 개발에 참여하고 있다. 이 기술은 '인간친화형 유비쿼터스 디바이스'와 관련된다. '나노 초' 수준의 정보처리 속도와 대용량의 정보를 저장할 수 있는 메모리 기능을 가진 디바이스로 혁신ㆍ융합 원천기술이 절실한 분야다. 백 교수는 "새 과제의 성공적 수행을 위해 강한 책임감을 느낀다"고 말했다.