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제27회-자연과학


조재필 (UNIST 교수)


[공적]
2차 전지 분야에서 세계적인 권위자로 평가받고 있다. 경북대 무기재료공학과를 졸업한 뒤 미국 아이오와 주립대 재료공학과에서 세라믹공학 전공으로 석사와 박사 학위를 받았다. 삼성SDI 중앙연구소 책임연구원과 금오공대와 한양대 응용화학과 교수를 거쳐 2009년 2월 UNIST로 옮겼다. 과학기술논문색인지수(SCI)급 국제 유명 저널에 논문 176편을 발표했다. 2012년에는 과학기술한림원으로부터 선도과학자로 선정됐다. 현재 UNIST 친환경에너지공학부학부장을 맡고 있다. 산업통상자원부 그린에너지 소재 개발 구축 사업의 연구책임자로 차세대 고용량 전지 개발 및 실시간 분석 장비구축 사업을 총괄하고 있다.


“아직 젊고 학문적 성과도 부족한 저를 수상자로 선정해 주셔서 정말 고맙습니다. 앞으로 한 번 충전으로 전기자동차가 700∼800km를 갈 수 있는 대용량 배터리 관련 원천기술과 소재 개발에 더욱 매진하겠습니다.”

조재필 울산과학기술대(UNIST) 친환경에너지공학부 교수(46)는 2차 전지 산업 분야 핵심 기술을 개발한 공적을 인정받아 제27회 인촌상 자연과학부문 수상자로 선정됐다. 조 교수는 다양한 전지 기술을 개발해 그동안 수입에 의존했던 2차 전지 분야에서 국산화의 싹을 트게 했다는 평가를 받고 있다.

2차 전지는 충전으로 반영구적으로 사용할 수 있는 전자부품이다. 충전과 방전을 반복하며 스마트폰이나 노트북 컴퓨터, 전기자동차 등에 전원을 공급한다. 외부에서 전류가 들어오면 양극과 음극 사이에서 산화, 환원 반응이 일어나 전기가 만들어진다.

조 교수는 탄소나노튜브 촉매를 개발해 2차 전지의 효율을 높였다. 탄소구조물에 우리 몸속에서 분비되는 물질 중 하나인 ‘시토크롬 C 산화효소’를 붙여 전지 내부 효율을 높인 것이다. 시토크롬 C 산화 효소의 구성 성분인 ‘철 포르피린’은 전지 내 산소의 환원반응을 촉진한다.

또 탄소나노튜브 촉매를 이용한 아연-공기 전지의 원천기술을 개발해 전기자동차의 1회 충전 시 주행거리를 500km까지 늘렸다. 기존 리튬이온 전지를 단 전기자동차는 1회 충전으로 180km밖에 못 달린다. 값비싼 백금촉매를 신소재로 대체해 경제성도 높였다. 조 교수가 개발한 기술 덕분에 전기차 가격이 대당 1000만 원가량 떨어질 것으로 자동차 업계는 보고 있다.

조 교수는 용량이 크지만 고온에서 붕괴되기 쉬운 니켈의 구조를 유지하는 기술과 휘어지는 2차전지 전극 소재를 개발하기도 했다.

이들 기술은 2차 전지 수입을 대체하는 데 결정적인 역할을 했다. 이로 인해 얻는 경제적 이익은 연간 1200억 원에 이르는 것으로 추산된다. 특히 내년까지 소재를 전량 국산화하면 경제적 효과가 4조5000억 원에 이를 것이라는 분석도 있다.

조 교수의 활발한 연구는 특허 취득으로 이어졌다. 미국에 등록된 특허만 12건이다. 1998년 이후 게재된 논문의 인용 횟수는 6280건에 이른다.

조 교수는 아연-공기 전지 등 자신이 획득한 특허에 대해 “에너지 효율성과 밀도, 용량 측면에서 기존 기술에 비해 획기적인 개선이 있었다는 평가를 받은 것”이라고 말했다.

 

 

 



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