지난 6월 8일, 한일고등학교 진로체험의 날을 맞이하여 한양대학교 에너지공학과 대학원생들의 지식나눔행사가 진행되었다. 한일고등학교 학생 4명과 한양대학원생 5명으로 이루어진 행사였다. 대학원생들은 한양대학교에서 본인이 연구하고 있는 주제를 한일고등학교 학생들에게 알기 쉽게 전달하였다.

첫 번째 연구주제: 리튬금속/이온배터리

배터리의 양극은 리튬코발트옥사이드를, 음극은 흑연을 쓴다고 한다. 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동하는 것이 충전(전력저장)이고 방전(전력사용)은 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하는 것이다. 충전과 방전 시에는 전자와 리튬이온이 양극과 음극 사이를 왕복한다. 리튬금속/이온배터리는 리튬을 이미 갖고 있기 때문에 양극이 필요 없다고 한다. 값이 비싼 코발트의 문제점을 해결할 수 있기 때문에 차세대 배터리라고도 불린다고 한다. 이 배터리의 문제점은 Anode와 Cathode가 맞닿게 될 수 있다는 점이다. 이것을 쇼트라고 하는데, 한양대학원생은 Anode와 Cathode 사이에 넣을 금속에 대해서 연구를 진행 중이라고 밝혔다.

두 번째 연구주제: 수소에너지

석유자원의 시대는 종말하고 이를 대체할 에너지로 수소자원이 수면위로 올라올 것이라고 한다.

수소자원의 장점은 3가지가 있다.

1. 무 대기오염

2. 다양한 형태로의 저장

3. 자원재순환

한양대학원생은 수소자원을 어디서 얻을 것인가로 연구를 진행했다고 한다.

제조 분리기술과 전기분해로 수소를 얻어 저장을 하고 응용하는 것은 생각보다 쉽지 않아서 아직 연구 초기 단계라고 한다.

세 번째 연구주제: 차세대전지

양극 LCO 음극 그라파이드는 우리가 30년째 쓰고 있는 전지라고 한다.

한양대학원생은 차세대 전지개발에 목표를 두고 있다고 밝혔다. 차세대 전지에는 많은 종류가 있는데 나트륨이온배터리, 공기를 채운 리튬이온배터리 등이 대표적이라고 한다. 그중에서도 전고체전지를 연구하고 있다고 한다. 최근, 아이폰 폭발이 화두가 된 적이 있는데 그 이유는 액체전해질이 열이 가해져서 터지는 것이라고 한다. 액체인 전해질을 고체로 바꾸어서 음극과 양극이 만나지 않게 하면 한정된 공간 안에서 효율적으로 사용할 수 있을 것이라고 말했다. 하지만 전고체전지도 몇 가지 문제점이 있다고 한다.

1. 액체전해질보다 용량이 적게 나온다.

2. 공기에 닿을 시 인체에 유독하다.

3. 저항이 심하다.

아직 연구초기단계이고, 이 문제점을 해결하면 차세대 전기차 등 다양한 곳에 활용될 수 있다고 한다.

네 번째 연구주제: CMP

CMP란 압력을 가하는 동안 슬러리의 표면에 있는 웨이퍼와 연마패드 사이의 상대적인 운동에 의해 웨이퍼 표면이 평탄화되는 공정을 말한다. CMP는 화학적 반응을 통해 나노단위의 굴곡을 깎아내린다고 한다. 슬러리는 무기물 입자를 물에 분산시킨 것을 말한다.

 다섯 번째 연구주제: 연료전지

연료전지란 산소와 수소를 이용해 에너지를 만드는 것을 말한다. 연료전지의 장점은 무엇보다 오염물질을 만들지 않아서 친환경적이다. 전해질의 종류에 따라 연료전지가 달라지는데, 한양대학원생은 Electrdyte를 세라믹으로 만드는 것에 집중하고 있다고 말했다.

연료전지의 종류는 PEMFC, SOFC 등이 있다.

먼저 PEMFC는 작동온도가 낮아 많은 전기를 생산해낼 수 없어 자동차에 많이 쓰인다고 한다. 중량과 부피가 작다는 장점이 있지만 낮은 작동온도범위로 응용범위가 제한되어 있어, 현재 연구하고 있는 것은 SOFC이다. SOFC는 높은 온도의 범위에서도 활용가능하여 발전시스템에 많이 쓰인다고 한다. 세라믹Cell을 직렬로 연결해놓으면 더 많은 전류를 얻을 수 있다고 한다. 하지만 세라믹은 쉽게 깨진다는 단점을 가지고 있어서, 깨지지 않는 적절한 크기와 두께를 찾는 것이 중요하다고 한다.

한양대연구실에 있는 기자재 또한 흥미로웠다.

연구실은 크게 5종류로 나누어져 있었는데, 5개의 연구실에 있는 기계들은 기본적으로 3000만 원이 넘었으며, 1억이 넘는 기자재들도 있었다.

[이미지 제공= 한양대학교 에너지공학과 고다영학생, 저작권자로부터 이미지 사용 허락을 받음]

1번 방

APS: 물에 녹아있는 입자의 사이즈 측정하는 기계

TOC: 시료를 분석해 카본의 농도를 측정하는 기계

BET: 입자의 표면을 측정하는 기계

AFM: 입자의 미세한 굴곡측정하는 기계

FT.IR: 적외선을 이용해 입자의 결함 정도를 확인하는 장치

DIW: 물에 있는 이온을 빼주는 장치

Nano-ZS: 물의 크기를 나노단위로 알 수 있는 장치

 

2번 방: 증착실

ALD: 표면에 원자사이즈를 증착시킨다.

CVD: 열로 화학적으로 증착시켜준다. 원하는 만큼 플라즈마로 깎아주는 장비

스피터링기: 열처리를 이용해 코팅시켜 전자기를 주어 증착시킨다.

글러브박스: 비활성기체로 이루어져 있어 다른 기체와 반응하지 못하게 하는 박스

3번 방: 시약실

시약들이 보관되어 있는 장소.

4번 방: Yellow room

광촉매를 쓸 때 사용하는 방.

5번 방

TIP SONIC: 미세한 파동으로 액체를 분산시킨다.

웨잉: 무게를 소수점 5자리까지 측정 가능한 장치

오븐: 110도로 시약을 건조시키는 장치

원심분리기: 최대 40000rpm의 성능을 가지고 있는 원심분리기

 

신소재공학관 연구실

SEM: 주사전자현미경으로 가격이 3억이라고 한다. 카파성분의 빛을 사용하여 명암을 확인한다고 한다.

한양대학교 에너지공학과 송태섭 조교수와의 만남도 있었다.

향후 진로에 대해 물었더니 "진로는 부모님이 만드는 것이 아니라 본인이 직접 만들어나가야 하는 것"이라고 밝히면서 부모님 눈치, 사회 눈치 보지 말고 본인이 정말로 하고 싶은 걸 하라고 조언했다.

[이미지 제공= 한양대학교 에너지공학과 고다영학생, 저작권자로부터 이미지 사용 허락을 받음]

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=7기 노시훈기자]