국립한국교통대, 차세대 리튬-황전지 핵심기술 국책과제 선정

과기정통부 전략기술 박사후연구원 산학 프로젝트…24개월간 6억 투입
탄소양자점 기능성 분리막 개발해 다황화리튬 셔틀 현상 억제 추진

이승준 연구팀. 사진 왼쪽부터 박영호 박사, 이태웅 박사, 이승준 교수, 오주현 박사.(사진=한국교통대 제공)

국립한국교통대학교가 리튬-황전지 상용화의 걸림돌인 다황화리튬 셔틀 현상을 줄일 탄소양자점 기반 기능성 분리막 개발에 들어간다.

한국교통대는 교통에너지융합학과 이승준 교수 연구팀이 과학기술정보통신부의 '2026년도 전략기술 박사후연구원 산학 프로젝트 사업 이차전지 분야'에 최종 선정됐다고 20일 밝혔다.

선정 과제는 '고에너지밀도 리튬-황전지용 탄소양자점 기반 산업화형 기능성 분리막 기술 개발'이다. 한국교통대가 주관연구개발기관을 맡고, 탄소나노소재 전문기업 ㈜씨엔티솔루션이 공동연구개발기관으로 참여한다.

연구는 2026년 7월부터 2028년 6월까지 24개월간 진행되며, 정부지원연구개발비 5억 8000만 원을 포함해 총 6억 1750만 원이 투입된다.

연구팀은 산소 작용기가 풍부한 탄소양자점(CQD)을 기능성 분리막과 인터레이어에 적용해 다황화리튬을 흡착·고정할 계획이다.

이를 통해 황의 전기화학 반응과 리튬이온 전달 특성을 개선하고 전지 성능과 수명을 높이는 것이 핵심이다.

한국교통대는 CQD 기반 분리막 설계와 리튬-황전지 제작, 전기화학 성능평가, 반응 메커니즘 분석을 맡는다. 또 ㈜씨엔티솔루션은 탄소양자점 대량합성 기술을 토대로 코팅 슬러리 최적화와 대면적 코팅, 산업화 공정을 담당한다.

박사급 연구인력도 연구개발 전 과정에 참여한다. 박영호 박사는 기능성 인터페이스 소재 설계, 오주현 박사는 CQD 표면개질과 코팅 공정 최적화, 이태웅 박사는 전지 제작과 성능평가를 각각 수행한다.

연구팀은 3㎛ 이하 초박막 CQD 코팅층을 구현하고, 고황 로딩과 저전해액 조건에서도 안정적으로 작동하는 분리막 기술을 확보할 계획이다. 성능 목표는 200회 충·방전 뒤 70% 이상의 용량 유지율이다.

이와 함께 400Wh/㎏급 고에너지밀도 리튬-황 파우치셀 개발에 필요한 기반기술을 확보해 차세대 이차전지 실용화 가능성을 높일 방침이다.

이승준 교수는 "박사급 연구인력이 소재 설계부터 공정 개발, 성능평가와 산업화까지 주도한다는 데 의미가 있다"며 "대학의 연구역량과 기업의 대량생산 기술을 결합해 CQD 기반 기능성 분리막을 핵심 원천기술로 발전시키겠다"고 말했다.

한편 연구팀은 이번 과제를 통해 기능성 분리막 분야 논문과 특허, 기술이전 성과를 창출하고 차세대 이차전지 전문인력 양성과 국내 배터리 소재·공정 산업 경쟁력 강화에 기여할 계획이다. 충주=홍주표 기자