이영일 교수

올리빈계(LiFePO4), 다가음이온계(LiFeBO3) 등 리튬이차전지 활물질은 낮은 전기 전도성이 고질적 문제로 지적되어 왔습니다. 이를 해결하기 위해 하이브리드 코팅 및 도핑 기술을 적용하고, 7Li·11B·14N 등 사중극자 핵(quadrupolar nuclei)을 활용한 고체 NMR 분광학으로 리튬 이온의 이동 경로와 자기조립 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 기술은 리튬이차전지 양극/음극 소재 및 초고속 충전 이차전지 개발에 적용되며, 초분자 결정 및 유·무기 하이브리드 소재의 구조 분석에도 활용됩니다. 연구 결과 고속 충·방전(C-rate) 성능을 기존 대비 2배 이상 향상시켰으며, 리튬 이차전지용 양극 활물질 및 제조방법(특허 10-2852781), 하이브리드 코팅막 포함 올리빈 양극 활물질 제조기술(특허 10-2864948) 등 다수의 특허를 등록하여 기업체 기술 자문과 연계한 실용화 단계에 도달했습니다.

기존 고체상 반응법은 나노화학소재 및 금속산화물을 합성하는 데 수십 시간의 반응 시간이 필요하여 공정 효율성에 한계가 있었습니다. 이를 극복하기 위해 금속 질산염 전구체를 화염 내에서 연소시켜 나노 입자를 즉각 합성하는 One-pot 방식의 자동 불꽃 합성법(Automated Flame Synthesis)을 개발했습니다. 이 기술은 LiNiCoTiO2 등 복합 금속산화물의 대량 생산, 전극 재료 제조, 연료전지용 전기촉매 제조에 적용되고 있습니다. 1시간 이내에 고순도 나노 결정질 분말을 합성할 수 있는 공정을 확립했으며, 초고속 자동 불꽃 합성법을 이용한 전극 재료의 제조방법 등 관련 특허를 다수 보유하고 있습니다. 해당 기술은 TRL 6단계에 도달하여 실증 단계로의 이행이 진행되고 있습니다.

WCU사업 등을 통해 축적한 초분자화학 및 호스트-게스트 화학 연구 기반을 바탕으로, 고체 NMR을 활용한 초분자 결정 구조 분석 기술을 지역 정밀화학 산업과의 산학협력을 통해 실용화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이 기술은 정밀화학 기업의 품질관리 및 공정 최적화, 산학 공동연구 기반 소재 기술이전에 적용됩니다. ㈜한국바스프, ㈜씨에스케미칼, ㈜에코케미칼 등과 파트너십을 맺고 연 약 6,500만원 규모의 대응자금 출연 공동연구를 수행하고 있으며, 울산화학산업 전주기 분석센터장으로서 약 46억원 규모의 핵심연구지원센터 조성사업(2022~2028)을 이끌고 있습니다. 교육부 대학중점연구소지원사업의 연구책임자로 2021년부터 2030년까지 총 사업비 약 138.6억원 규모의 프로젝트를 수행하고 있습니다.