국립 부경대학교

“부경대의 든든한 연구지원, 좋은 연구성과로 이어졌죠.”

- 박사과정 엠블턴 톰 제임스 … 차세대 전고체전지 상용화 가능성 높여

- 황화물계 전고체전지 상온 구동 위한 새 도전재 개발 … 국제학술지 논문 게재 성과

△ 영국 유학생 엠블턴 톰 제임스. ⓒ사진 이성재(대외홍보팀)

영국에서 먼 한국으로 유학 와 부경대학교에서 공부하며 우수한 연구실적까지 올리고 있는 유학생이 눈길을 끈다.

부경대 대학원 스마트그린기술융합공학과의 엠블턴 톰 제임스 박사과정생이 그 주인공.

영국 스코틀랜드에서 학·석사과정을 마친 그는 지난해 부경대 박사과정에 입학해 고급에너지소재실험실(지도교수 오필건)에서 연구에 매진하며 최근 JCR(저널인용보고서) 기준 상위 2.5% 이내의 재료과학 분야 국제학술지 <Applied Surface Science>에 주저자로 연구성과를 게재하는 성과를 올렸다.

그가 이 학술지에 발표한 논문은 황화물계 전고체전지의 상온 구동을 위한 새로운 도전재를 연구한 ‘Lithium-Enhanced Functionalized Carbon Nanofibers as a Mixed Electronic/Ionic Conductor for Sulfide All Solid-State Batteries’이다.

그는 이번 연구에서 새로운 도전재로서 고순도 카본나노파이버 표면에 리튬 기능기를 기능화하여 양극 전극의 우수한 전자 전도도와 리튬이온 전도도를 확보한 결과를 제시해 우수한 평가를 받았다.

엠블턴은 “교수님과 동료들의 도움으로 부경대와 정부로부터 다양한 장학금을 받을 기회를 얻을 수 있었는데, 유학하며 공부하고 연구하는 데 정말 큰 도움이 됐다.”라고 밝혔다.

그가 속한 오필건 교수 연구팀은 2020년 선정된 연구재단 기초연구실사업과 2022년 시작된 ‘한국에너지기술평가원의저탄소자원 순환을 위한 폐양극업사이클링 재제조혁신 기술 개발’ 과제의 지원을 받아 이번 연구를 수행하는 등 학생, 연구원들을 다양하게 지원하고 있다.

엠블턴이 연구하는 것은 차세대 이차전지의 한계를 극복하기 위한 분야다. 현재 가장 많이 사용되는 리튬이차전지가 휘발성인 액상 전해질을 사용해 화재 등 안전성이 취약하다는 문제가 있어 황화물계 전고체전지 개발에 많은 연구와 투자가 진행되고 있는데, 이번 연구도 기존 액상 전해질 리튬이차전지 대비 전자와 리튬이온 전도도가 열악한 한계를 극복하기 위한 것이다.

오필건 지도교수(나노융합공학과)는 “많은 선행 연구에서 전자와 리튬이온 전도도를 확보하기 위해 60도 이상의 고온에서 전지를 구동해 황화물계 전고체전지의 상용화와는 거리가 있었다. 이번 연구를 통해 상온에서도 전고체전지의 출력과 충전시간 등 전지 성능을 확보하는 방안을 제시해 전고체전지 상용화 가능성을 높인 것으로 평가할 수 있다.”라고 말했다.

그가 부경대에서 차세대 이차전지 분야 연구에 몰두하게 된 이유는 무엇일까?

엠블턴은 “박사과정 이전에 화학공학을 전공했고 처음 한국에 와서 배터리 연구에 참여했었는데, 화학공학을 바탕으로 유기적으로 배터리 분야를 연구할 수 있다는 것을 알게 됐다.”라면서, “박사과정을 준비하며 지도교수님(오필건 교수)을 만났는데, 배터리 분야 유망 기업들과 공동 프로젝트를 하고 있다는 설명에 부경대 진학을 결심하게 됐다.”라고 밝혔다.

유학 생활은 장점은 물론 힘든 점도 있었다. 그는 “해외에서 생활하는 것은 두렵고 긴장되지만, 나 자신을 강하게 만드는 기회가 된다고 생각한다. 특히 한국에서 연구든 공부든 빨리빨리 해야 하는 문화에 처음에는 적응하기 힘들었는데, 익숙해진 이제는 단점이 아니라 강점이 된 것 같다.”라고 말했다.

앞으로의 포부를 묻자 그는 “단기적으로는 이번 논문에 이어 졸업 전에 논문을 두 편은 더 발표하고 싶다. 장기적인 목표인 스타트업에 도전하기 위해 전고체전지의 성능 개선 연구에 이어 전지 시스템의 상업적 가능성을 현실화하기 위한 다양한 연구와 산업체 경험을 쌓고 싶다.”라고 밝혔다. <부경투데이>

△ 고급에너지소재실험실 연구팀의 모습. (왼쪽부터) 최재홍 연구교수, 엠블턴 박사과정생, 고경목 석사과정생.

“The generous research support from Pukyong National University has led me to good research results.”

- PhD candidate Tom James Embleton … increased commercialization potential of next-generation all-solid batteries

- development of a new conductive material for driving sulfide electrolyte based all-solid-state battery at room temperature … published papers in international journals

An international student who is studying at Pukyong National University in Korea, far from England, and is producing excellent research results is attracting the attention of the academic circles.

Tom James Embleton, PhD candidate from the department of smart green-tech convergence engineering in Pukyong National University Graduate School is at the center of the topic.

After completing his bachelor's and master's courses in Scotland, England, he entered the doctoral course at Pukyong National University last year and has been focusing on research in the advanced energy materials laboratory (advisory professor Oh Pil-Gun) and recently published his research results as the main author in <Applied Surface Science>, an international academic journal in the field of materials science within the top 2.5% based on JCR (journal citation report).

The paper he published in this journal is ‘Lithium-Enhanced Functionalized Carbon Nanofibers as a Mixed Electronic/Ionic Conductor for Sulfide All Solid-State Batteries’, which is a study on a new conductive material for room temperature operation of sulfide all-solid batteries.

In this study, he proposed the results of securing excellent electronic conductivity and lithium-ion conductivity of the anode electrode with lithium enhanced functionalized carbon nanofibers as a new conductive material, and received an excellent evaluation.

Embleton said, “With the support of my professors and friends, I was able to get opportunities to receive various scholarships from Pukyong National University and the government, which really helped me study and research abroad.”

The professor Oh Pil-Gun’s research team he belongs is supporting students and researchers in various ways with the support of the national research foundation’s basic laboratory project selected in 2020 and the project for ‘the Korea institute of energy technology evaluation and planning’s waste anode upcycling remanufacturing for circulation of low carbon resources’ that started in 2022.

Embleton's research is a field to overcome the limitations of next-generation secondary batteries. Since the currently most widely used lithium secondary battery uses a volatile liquid electrolyte, there is a problem of poor safety against fire, therefore, a lot of research and investment are being conducted in the development of sulfide all-solid-state batteries. This study is also aimed at overcoming the limitations of poor electronic and lithium-ion conductivity compared to existing liquid electrolyte lithium secondary batteries.

Professor Oh Pil-Gun (dept. of nanotechnology engineering) said, “In many previous studies, there was a distance from commercialization of a sulfide-based all-solid battery because the battery was driven at a high temperature of 60 degrees or more to secure electron and lithium-ion conductivity. Through this research, it is expected to increase the possibility of commercialization of all-solid batteries by suggesting ways to secure battery performance such as output and charging time of all-solid batteries even at room temperature.”

What was the reason that made him so immersed in research in the next-generation secondary batteries at Pukyong National University?

“I majored in chemical engineering before my doctoral course, and when I first came to Korea to participate in battery research, I realized that I could organically research the battery field based on chemical engineering,” Embleton added, “While preparing for my doctoral course, I met my advisor (professor Oh Pil-Gun), and I decided to enter Pukyong National University when he explained that he was working on a joint project with promising companies in the battery field.”

Studying abroad had its advantages, but of course it also had its challenges. He explained, “Living abroad is series of worries and tension, but I think it is an opportunity to strengthen myself. At first time, it was difficult to adapt to the Korean culture where people should research or study quickly, but now that I am used to it, it seems to be a strength rather than a weakness.”

When asked about his plans, he said, “In the short term, I would like to publish two more theses before my graduation following this thesis. To set long-term goal of startup, I want to focus on various research and on-site experiences to realize the commercial potential of battery systems following performance improvement research on all-solid batteries.” <Pukyong Today>