2019년부터 이어진 치앙마이대학과의 ‘글로벌 PBL’ 교류에 기반한 국제 공동연구 성과
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왼쪽부터 최윤석 교수, Y. Mona 교수. |
해당 연구 결과는 에너지 분야 국제 저명 학술지인 ‘Energy Nexus’(Impact Factor 9.5, JCR 상위 7%)에 ‘Enhanced energy storage performance of Cu2SnS3@rGO electrode in pouch-type asymmetric supercapacitors’라는 제목으로 지난 3월 게재됐다.
슈퍼커패시터의 성능을 높이기 위해 그동안 에너지를 많이 담을 수 있는 ‘구리-주석 화합물’에 주목해 왔지만, 이 물질은 충·방전 중 부피 팽창, 낮은 전기전도성, 짧은 수명 등의 단점이 있다.
최윤석 교수와 치앙마이대 모나(Y. Mona) 교수 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘그래핀(산화그래핀)’을 활용했다.
표면적을 넓히기 위해 미세한 ‘꽃 모양(Flower-shaped)’으로 만든 구리-주석 나노 입자를 얇은 그래핀 시트 사이에 골고루 끼워 넣는 새로운 복합 소재(Cu2SnS3@rGO)를 개발했다.
이때 그래핀은 전기 전도도를 높여 주는 역할 및 충전 시 구리-주석 화합물의 팽창을 억제하는 완충재 역할을 하여 기존 소재의 단점을 극복했다.
연구진은 이 소재를 전극으로 적용한 ‘파우치 형태’의 슈퍼커패시터를 제작하여 우수한 에너지 저장 용량과 출력 밀도, 긴 수명 등의 장점을 확인했으며, LED 전구 동작 실험을 통해 실제 전자기기에 당장 적용할 수 있는 수준임을 증명했다.
특히 이번 국제 공동연구 성과는 국립한밭대와 태국 치앙마이대가 2019년부터 꾸준히 이어온 ‘글로벌 문제해결형 학습(Global Project Based Learning, 이하 글로벌 PBL)’ 프로그램이 맺은 값진 결실이라는 점에서 그 의미가 더욱 크다.
이 프로그램은 다국적 학생과 연구진이 팀을 이뤄 지역사회의 문제 해결(Regional problem solving)과 개념적 접근(Conceptual Approach) 등 현지 적용 가능한 공학적 주제를 발굴하고 해결하는 창의융합형 교육 과정으로, 두 대학은 2019년 제1회 글로벌 PBL을 시작으로 제5회 프로그램까지 성공적으로 운영해 오고 있다.
이러한 다국적 융합 프로그램을 통해 양국 학생과 연구자들은 국제 협력 및 의사소통 능력, 공학 설계 능력을 향상시켜 왔으며, 다년간 다져진 탄탄한 교류의 기반이 자연스럽게 이번 대형 국제 공동연구 기회로 이어졌다.
국립한밭대 최윤석 교수는 “우리 주변에서 저렴하게 구할 수 있는 구리와 주석을 활용해 기존 배터리 소재의 한계를 뛰어넘은 고성능 신소재를 만들었다는 데 큰 의미가 있다”며 “무엇보다 글로벌 PBL 교류를 통해 다져진 해외 연구자들과의 긴밀한 네트워크가 이번 연구의 든든한 밑거름이 되었고, 앞으로도 글로벌 리더십을 갖춘 인재 양성과 융합 연구를 지속해 나가겠다”고 밝혔다.
한편, 이번 성과의 기반이 된 글로벌 PBL 프로그램은 국립대학육성사업의 지원을 받아 운영됐으며, 본 논문 게재는 국립한밭대학교와 치앙마이대학교가 다년간 이어온 국제교류의 대표적인 성과로 평가된다.
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