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미래유망직업

[인터뷰] 미국재료공학회와 글로벌 학술출판사의 인정을 받다 -이민아 연구원-

#STEM#여성과학기술인#미래유망직업#배터리#이차전지#KIST

조회수 394·좋아요 3·2022-02-15

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[인터뷰] 미국재료공학회와 글로벌 학술출판사의 인정을 받다

-이민아 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단 선임연구원-


한국과학기술연구원(KIS)에서 리튬이온전지의 한계를 극복하고자 유기소재를 연구하고 있는 이민아 선임연구원. 2018년 미국재료공학회(MRS) 포닥상을, 2019년 글로벌 학술출판사 와일리(Wiley)로부터 ‘젊은 연구자상’을 잇달아 받았다. KIST 연구실에서 이 연구원을 만났다.



▲KIST 에너지저장연구단 연구실에서 만난 이민아 선임연구원.



| 리튬이온전지의 한계를 극복하는 연구


“현재 많이 사용되는 리튬이온전지의 한계(안정성, 수명, 가격)를 극복하고자

배터리에 쓰이는 유기소재를 개선하는 것이 중요합니다.

이를 위해 신규 기능성 소재와 공정 기술을 개발하고 있어요.”


한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구단에서 차세대 이차전지용 유기소재를 연구하고 있는 이민아 선임연구원의 설명이다. 이 연구원은 한국과학기술원(KAIST)에서 박사 학위를 받았고, 미국 스탠퍼드대에서 박사후연구원(포닥)으로 근무했다. 박사 학위 과정과 포닥 시절에는 생체 에너지저장시스템을 모방해 좀 더 친환경적이고 값싼 새로운 전극 소재를 개발하는 연구를 주로 했다. 이 연구원은 플라빈, 퀴논처럼 생명체에서 실제 에너지 변환을 담당하는 산화 환원 소재를 이차전지에 적용해 이들의 에너지 저장 메커니즘을 분석하고 배터리 전극 소재로 적합하도록 소재의 화학적, 물리적 특성을 제어하는 연구를 했다. 그 결과 ‘네이처 에너지’, ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 등에 많은 논문을 게재했다.


이 연구원은 “KIST에 와서는 산업계의 현안을 해결할 수 있는 기술을 개발하고 싶어 현재 리튬이온전지에 적용이 가능한 기술에도 관심을 많이 두고 있다”며 “불이 나지 않는 액체 전해질, 전극을 안정적으로 구동하기 위한 유기 보호막 등을 개발하고 있으며, 사전리튬화 공정이나 중대형 전지 재활용 기술도 연구하고 있다”고 밝혔다. 리튬이온전지에서는 리튬이온이 양극과 음극에 반복적으로 저장되는 반응이 일어나는데, 원치 않는 부반응으로 리튬이온의 수가 줄며 전지의 성능이 떨어진다. 리튬이온전지에서 생기는 리튬이온 손실을 보상할 수 있는 기술이 바로 사전리튬화 기술이다. 이 연구원은 지난해 7월 유기분자 용액을 활용한 사전리튬화 기술을 개발한 바 있다. 



| 미국 스탠퍼드대에 포닥으로 가다! 그 비결은?


2019년 이 연구원은 글로벌 학술출판사인 미국 와일리(Wiley)로부터 ‘Wiley 젊은 연구자상’을 받았다. 이는 아시아태평양 지역에서 35세 미만의 재료과학자 가운데 3명을 선정해 주는 상이다. 이 연구원은 “당시에 한국, 중국, 일본에서 1명씩 수상했다”며 자신의 수상 이유에 대해 “박사, 포닥 때 친환경 전극 소재 발굴, 전기화학적 구동 메커니즘 파악, 배터리에 작용할 수 있도록 개선하는 기술 개발 등 7~8년간의 연구성과를 종합적으로 평가한 결과였다”고 설명했다.


사실 이 연구원은 미국 스탠퍼드에서 포닥으로 연구하던 시절에 ‘더 기억에 남는 상’을 받았다. 미국재료공학회(MRS)에서는 매회 전 세계 재료공학 분야의 포닥 중에서 2명을 선발해 상을 주는데, 이 연구원은 2018년 ‘MRS 포닥상’을 받았다. 그녀는 “당시 전 세계적 상을 받았다는 것이 믿기지 않기도 했지만, 나름대로 의미 있는 일을 한 것 같아 기뻤다”고 소감을 밝혔다. 



▲이민아 연구원이 받은 상. 왼쪽부터 와일리 젊은 연구자상, 미국재료공학회(MRS) 포닥상, KIST 영 펠로.


그녀는 2015~2018년 스탠퍼드대 제난 바오(Zhenan Bao) 교수 연구실에서 포닥으로 근무했는데, 이 경험은 그녀에게 특별했다. 학위 과정에서 바이오 모방 소재 위주로 이차전지 연구를 진행했다면, 포닥 과정에서는 유기 소재 전반으로 분야를 확장했다고 할 수 있다. 이 연구원은 “바오 교수 연구실은 유기소재의 구조와 기능의 상관관계를 다양한 응용 분야에 걸쳐 연구하는 상당히 큰 랩”이라며 “반도체 유기분자, 자기치유 고분자, 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)처럼 이차전지에 응용할 수 있는 다양한 신규소재를 탐색할 기회가 있었다”고 말했다. 그녀는 3년 정도 일하면서 이런 신규소재를 활용해 차세대 신규 전극소재와 고효율 전해질을 개발했다.


어떻게 그녀가 바오 교수 연구실로 포닥을 갈 수 있었을까. 이 연구원은 “굉장히 운이 좋았다”고 말했지만, 나름대로 열심히 노력했다. 자신이 전공했던 유기소재를 에너지시스템에 적용하는 교수를 전 세계적으로 찾았는데, 바오 교수를 발견하고는 자신의 이력서(CV), 연구내용을 담은 슬라이드를 패키지로 묶어서 공식적 형식의 메일로 굉장히 성실하게 작성해 보냈다. 이 연구원은 “당시에 조만간 미국 샌프란시스코에서 열릴 MRS 학회에서 중간에 잠깐 만나줄 수 있겠냐는 요청도 포함시켰다”며 “다행히 바오 교수로부터 바로 답장을 받았고, 실제로 학회에서 만나 설명할 기회를 가질 수 있었다”고 밝혔다. 특히 바오 교수가 유기물을 이차전지에 적용한다는 이 연구원의 연구 분야를 마음에 들어 했다.


이 연구원은 포닥 때 다양성과 자율성을 경험할 수 있었다. 바오 교수의 랩은 구성원들의 국적, 성별, 전공, 연구분야 등 배경이 매우 다양했다. 이 연구원은 “이렇게 다양한 구성원이 모여 있으니 대화가 지루할 틈이 없었고 새로운 아이디어를 내며 융합 연구를 하기에 유리하다고 느꼈다”고 설명했다. 바오 교수 랩에서 교수와 학생의 관계, 구성원 간의 분위기도 굉장히 자유로웠다. 이 연구원은 자유롭다 보니 오히려 스스로 동기부여가 돼서 열심히 하는 분위기였고, 이 점이 즐겁게 일하는 조직문화의 근간이 될 수 있다고 느꼈다.