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현재 전 세계적으로 리튬이차전지의 시장은 2025년 기준으로 92조 5,000억원 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다. IT/Mobile 기기에 주로 장착되는 리튬이차전지의 음극재로 지금까지 흑연이 주로 사용되어왔는데 흑연은 이론 충전용량이 372mAh/g으로 상대적으로 낮아, 전기자동차와 같은 고에너지밀도가 요구되는 전원으로는 사용상에 한계가 있었다. 이창섭 교수 연구팀은 흑연 대신 이론 충전용량이 4,100mAh/g인 실리콘을 도입하여 리튬이차전지의 충방전 용량을 획기적으로 개선하였으며, 또한 실리콘의 충방전 시 문제점으로 나타났던 부피팽창의 문제를 탄소나노섬유와 환원된 그래핀을 사용하여 근본적으로 해결했다.
이창섭 교수는 연구 끝에 2021년 1월, 사이언티픽 리포트(Scientific Report)에 “결합제가 필요 없는 리튬이차전지 음극재로서 실리콘/탄소나노섬유/그래핀 복합체 필름의 합성 및 전기화학적 성능(Synthesis and Electrochemical Performance of silicon/carbon nanofiber/graphene composite films as anode materials of binder-free Li ion batteries)”이라는 제목으로 이 문제점을 개선한 논문을 발표했다. 이 연구논문은 실리콘/탄소나노소재 복합체를 사용한 전극으로 100 사이클까지 1,000mAh/g의 일정한 방전용량 및 99%의 쿨롬 효율을 얻어 음극재로서의 성능을 대폭 향상 시킨 연구결과를 소개했다. 논문의 교신저자인 계명대학교 화학전공의 이창섭 교수는 경북대학교 화학과에서 학사, 석사 학위를 마치고, 미국의 오레곤주립대에서 표면화학으로 박사학위를 받았다. 이 교수는 지금까지 표면화학, 전기화학, 센서화학, 윤활유 및 복합소재 분야에서 142편의 학술논문, 20권의 국내외 저서, 49건의 특허 실적 및 15건의 특허기술을 기업체에 이전하였으며, 현재 스웨덴에 본부를 둔 International Association of Advanced Materials(IAAM)의 Fellow 및 (사)한국과학기술단체 총연합회 대구지역연합회의 부회장으로 봉사하고 있다. 논문의 주저자인 총여엽(Cong Ruye) 박사과정생은 중국 산동성의 곡부사범대학교 화학과에서 학사, 계명대학교 화학과에서 석사를 마치고, 현재 계명대 표면화학연구실에서 박사과정을 이수 중이다. 총여엽 연구원은 지금까지 리튬이차전지 분야에서 SCI 학술논문 3편 및 특허 3건을 출원하는 등, 이 분야의 연구를 활발히 하고 있다.
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