김영식 교수

리튬 대신 바닷물에 풍부한 나트륨 이온을 활용해 경제성과 친환경성을 동시에 확보한 차세대 에너지저장시스템(ESS) 기술을 연구하고 있으며, 충전 과정에서 해수 살균과 담수화가 동시에 이루어지는 특성에 주목했습니다. 핵심 기술로는 해수전지(Seawater Battery) 셀 및 시스템 설계, 해수 기반 NaOH 및 수산화리튬 추출 공정, 화재 위험이 없는 Zero-Fire Battery(ZeFB)와 Water-in-Battery(WiB) 시스템을 개발했습니다. 울산화력발전소에 10Wh급 해수전지 팩을 구축했으며, ㈜우리마린과 협력해 해수전지 기반 등부표를 상용화했고, 원전 비상전원용 WIB 시스템 실증과 울산광역시 GPS 부이 보급, 한국전력 각형 해수전지 개발을 진행했습니다. 한국전력, 한국동서발전, ㈜우리마린, 한국수력원자력 및 해오름동맹(URI-LO 플랫폼), ㈜동성산기와의 협업을 통해 실증과 상용화를 추진하고 있습니다. 한국전력과 한국동서발전으로부터 약 50억원의 연구비를 확보했으며, 2015년 10월에는 해수전지 관련 기술 24건을 포함해 ㈜포투원에 기술을 이전한 실적이 있습니다(울산과학기술원, 2015).

상온 전기화학 반응을 이용해 유해 물질 배출 없이 폐배터리에서 고순도 리튬을 추출하는 기술의 필요성이 커지는 상황에서, WTL(Waste-to-Lithium) 시스템과 전기화학적 리튬 추출 공정을 연구했습니다. 사용후 리튬인산철(LFP) 배터리를 직접 재생하는 전주기 플랫폼을 구축해 폐이차전지의 해체 및 분리 자동화 공정과 도시광산 개념의 희소금속 재자원화 연구를 함께 수행하고 있습니다. WTL 시스템을 통해 99% 이상 순도의 리튬 금속 및 전구체(Li2CO3)를 회수하는 데 성공했으며, 이 성과를 바탕으로 약 60억원 규모의 LFP 배터리 직접 재생 전주기 플랫폼 과제를 주도하고 있습니다. 해당 과제를 통해 폐이차전지에서 유가금속을 효율적으로 회수하는 공정을 실험실 수준에서 산업 현장에 적용 가능한 수준까지 발전시키는 연구를 지속하고 있으며, 자원 순환형 이차전지 생태계 구축에 기여하고 있습니다.

화재 위험이 없는 안전한 이차전지 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 세라믹 기반 고체전해질(LATP 등)과 유-무기 복합 전해질막을 개발하고, 롤투롤(R2R) 방식의 전해질 막 제조 기술을 구축했습니다. 2015년에는 고체 세라믹 전해질 합성 기술을 ㈜Ce&Chem에 이전해 연간 10만개 이상의 생산체계를 갖추었으며, 이를 통해 고체 세라믹 전해질의 상용 생산이 가능해졌습니다. LG화학과는 고용량 리튬이차전지용 다층전해질(MLE)을 공동 연구했고, 삼성SDI 및 삼성전자종합기술원과는 미래형 이차전지 산학과제를 수행하며 차세대 전지 소재 기술을 고도화했습니다. 세라믹 소재의 이온전도도와 계면 안정성을 동시에 확보하는 공정 최적화 연구를 지속하며, 고체전해질 기반 이차전지의 상용화 범위를 넓혀가고 있습니다.