박기대 교수

충북대학교(총장 직무대리 박유식)는 4월 ‘이달의 연구자’로 공과대학 신소재공학과 박기대 교수를 선정했다고 밝혔다.

박기대 교수는 영향력 지수(IF) 21.8을 기록하고 학문 분야 상위 1.5%에 해당하는 국제 저명 학술지 **「Advanced Composites and Hybrid Materials」**에 논문을 게재하며 우수한 연구 성과를 인정받았다. 해당 논문은 *“Synergistic Integration of Conversion and Alloying Reactions in a Hierarchical Sn-doped NiO-C-CNT Framework for Dendrite-Free Lithium Metal Batteries”*로, 리튬 금속 배터리의 핵심 문제인 수지상(dendrite) 성장을 효과적으로 억제하는 새로운 음극 구조를 제시했다.

이번 연구는 전환 반응과 합금화 반응을 동시에 활용하는 리튬 친화적 구조를 설계하고, 이를 통해 리튬 금속 음극에서 발생하는 수지상 성장 문제를 효과적으로 억제하는 메커니즘을 규명한 것이 특징이다.

연구팀은 분무열분해(spray pyrolysis) 공정을 활용해 Sn이 도핑된 NiO와 탄소, CNT가 결합된 3차원 계층적 다공성 마이크로스피어 구조를 단일 공정으로 합성했다. 이 구조 내에서는 Li-Sn 합금, 금속 Ni, Li₂O 매트릭스가 상호 보완적으로 작용해 안정적인 리튬 석출을 유도하는 차세대 음극 소재가 구현됐다. 특히 짧은 공정 시간 내 균일한 Sn 도핑과 CNT 분산을 동시에 달성해 구조적·전기화학적 성능을 크게 향상시켰다.

또한 Sn 도핑을 통해 리튬 흡착 에너지를 낮추고 전기전도도를 향상시켜 균일한 리튬 핵생성을 유도했다. CNT 기반 전도 네트워크와 계층적 기공 구조는 전류 밀도 불균일과 부피 변화를 효과적으로 완화했다. 그 결과 2000시간 이상의 장기 충·방전 안정성과 97% 이상의 높은 쿨롱 효율을 확보했다.

박기대 교수는 “전환 반응과 합금화 반응을 하나의 구조 내에서 동시에 구현한 새로운 개념의 리튬 금속 음극 설계를 제시했다”며 “분무열분해 기반 단일 공정을 통해 구조와 기능을 동시에 제어할 수 있다는 점에서 학문적·공정적 의의가 크다”고 설명했다.

이어 “이번 성과는 학생들과 공동 연구자들의 노력이 있었기에 가능했다”며 “앞으로도 차세대 이차전지 소재 개발을 통해 학문적 발전과 산업적 활용에 기여하겠다”고 밝혔다.

한편 충북대학교는 매월 ‘이달의 연구자’를 선정하고 있으며, 학술지 영향력지수(IF), 분야별 상위 비율, R&D 수주 및 기술이전 실적 등을 종합적으로 평가해 연구자를 선정하고 있다.