한양대학교 - 에너지바이오학과

에너지바이오학과

미래의 화학 산업을 이끌어 갈창의적이고 혁신적인 융복합 인재 육성!

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INTRODUCTION

에너지바이오학과 소개

미래 화학 산업의 핵심 분야인 친환경 에너지와 바이오응용화학 분야의 전문 인력을 양성하는 것을 목표로 기초화학부터 현장 맞춤형 교육에 이르는 체계적인 교육과정을 제공하여, 화학 지식을 활용해 융복합 첨단분야를 선도할 수 있는 인재를 육성합니다.

학과알리미

2026.06 08

방진호 교수팀, 코발트 프리 고용량 미드 니켈 양극재 설계 원천 기술 개발

한양대학교 ERICA 방진호 교수 연구팀이 차세대 배터리 소재로 주목받는 ‘코발트 프리 미드 니켈 리튬 과잉 양극재’의 고용량과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 전구체 설계 원천 기술을 개발했습니다.최근 배터리 시장에서는 니켈과 코발트의 높은 가격 및 환경 문제로 인해 경제적인 미드 니켈 양극재가 대안으로 떠오르고 있습니다. 연구팀은 미드 니켈 시스템의 약점인 한계 용량을 하이 니켈 수준으로 끌어올리기 위해, 양극재 내부에 Li2MnO3 도메인을 결합하는 ‘리튬 과잉(Li-rich)’ 설계 전략을 도입했습니다. 하지만 고용량을 내기 위한 충방전 시 필연적으로 발생하는 비가역적인 산소 방출과 전압 강하가 소재 상용화의 큰 장애물로 작용해 왔습니다.방진호 교수팀은 이를 근본적으로 해결하기 위해 배터리 합성 초기 단계인 전구체의 건조 분위기가 최종 배터리 성능에 미치는 영향에 주목했습니다. 연구팀은 건조 환경에 따라 전구체 내 망간의 산화 상태가 정밀하게 조절되며, 이것이 최종 양극재 입자 내에서 고용량 발현을 담당하는 도메인의 공간적 분포를 결정짓는 핵심 변수임을 세계 최초로 규명했습니다.실험 결과, 산소가 풍부한 대기에서 건조된 전구체는 표면의 망간 산화 상태가 높아져 도메인이 입자 표면에만 집중됐었고, 이는 비가역적인 산소 방출과 계면 저항 증가, 나아가 음극 교차 오염(crosstalk) 등 연쇄적인 성능 붕괴를 일으키는 원인이 되었습니다. 반면, 무산소 환경에서 건조된 전구체는 망간 산화 상태가 균일하게 유지되어 도메인이 입자 전체에 고르게 분포하였고, 이 균일한 내부 구조는 산소 가역성을 높이고 계면 부반응을 억제하는 결정적 역할을 하였습니다.실제 배터리 성능 평가에서도 무산소 환경에서 합성된 양극재는 장기간의 반복적인 충·방전 과정을 거친 후에도 뛰어난 용량 유지율을 보이며, 표면에 도메인이 집중된 양극재보다 훨씬 안정적으로 고용량을 구현할 수 있음을 입증했습니다.연구를 주도한 방진호 한양대 ERICA 교수는 “고에너지 리튬 과잉 양극재를 합리적으로 설계하기 위해서는 전구체의 망간 산화 상태 제어가 필수적이라는 새로운 전구체 엔지니어링 원칙을 확립했다”며, “이러한 설계 패러다임은 향후 차세대 고용량 배터리 전반에 범용적으로 적용될 수 있는 강력한 소재 설계 기반이 될 것”이라고 기술의 의의를 강조했습니다.교육부가 지원하는 대학중점연구소 사업의 지원을 받아 수행된 본 연구는 세계적인 권위의 재료 분야 학술지 『Advanced Functional Materials』에 5월 29일 게재되었으며, 중앙일보를 비롯한 다수의 주요 언론을 통해 보도되었습니다.●논문명: Rational Design of Mid-Ni Layered Oxides via Precursor-Encoded Spatial Distribution of Redox-Active Li2MnO3 Domains● 저자정보: 안선후(제1저자, 한양대학교), 심진하(공동저자, 한양대학교), 김찬휘(공동저자, 한양대학교), 이진배(공동저자, 한국기초과학지원연구원), 방진호 교수(교신저자, 한양대학교)
2026.05 28

방진호 교수팀, 차세대 코발트 프리 배터리 수명 저하 원인 최초 규명

한양대학교 ERICA 에너지바이오학과 방진호 교수 연구팀이 차세대 배터리 소재로 주목받는 ‘코발트 프리 하이 니켈 코어/쉘 양극재’의 표면 불안정성을 유발하는 근본 원인을 세계 최초로 규명하고, 이를 극복할 수 있는 공정 전략을 개발했습니다.최근 전기차 배터리 시장에서는 코발트의 높은 가격과 환경 문제로 인해 이를 배제하고 망간이 풍부한 쉘을 적용한 하이 니켈 양극재가 차세대 소재로 주목받고 있습니다. 이론적으로 니켈의 높은 용량과 망간의 구조적 안정성을 결합할 수 있지만, 상용화 단계에서 예기치 않은 표면 불안정성과 급격한 용량 감소라는 난제에 부딪혀왔습니다.방 교수팀은 이러한 성능 저하의 결정적 원인이 합성 초기 단계인 ‘수산화물 전구체의 공기 노출’에 있음을 밝혀냈습니다. 전구체가 산소가 풍부한 대기에 노출될 때 발생하는 자발적인 표면 망간 산화가 소성 과정에서 ‘얀-텔러 왜곡(Jahn-Teller distortion)’을 유도하고, 결과적으로 산소 결함이 풍부한 불안정한 표면층을 형성하게 된다는 것입니다.이렇게 변형된 표면 구조는 전해액의 화학적 분해를 가속화하는 촉매 역할을 하며 망간 용출을 유발하고 음극 성능까지 저하시키는 연쇄 반응을 일으킵니다. 실제로 연구팀은 니켈 함량이 95% 이상인 시스템에서 이러한 표면 붕괴가 1,000회 충방전 동안의 용량 저하 속도를 2배나 가속화한다는 사실을 입증했습니다.연구팀은 이러한 치명적인 결함을 차단하기 위해 소성 과정에서 리튬 함량을 기존보다 10% 초과 상태로 합성하는 ‘리튬 보상 전략’을 해결책으로 제시했습니다. 이 방법을 적용하면 결함성 스피넬 상의 형성이 효과적으로 억제되고 망간-산소 간의 결합력이 복원되어, 90% 이상의 우수한 용량 유지율과 높은 전기화학적 안정성을 동시에 확보할 수 있습니다.방진호 교수는 “이번 연구는 기존 망간 안정화 양극재의 표면 불안정성의 숨겨진 기원을 밝혀낸 것”이라며, “리튬 보상 전략을 통해 견고한 고에너지 배터리 시스템을 설계할 수 있는 실질적인 방법을 제공할 뿐만 아니라, 향후 차세대 전기차용 양극재 제조 공정의 핵심 품질 관리 지표가 될 것”이라고 강조했습니다.본 연구는 과학기술정보통신부와 교육부가 주관하는 한국연구재단 사업의 일환으로 수행되었습니다. 연구 결과는 세계적 권위의 학술지인 『Energy & Environmental Science』에 5월 13일 자로 온라인 게재되었으며, 다수의 주요 언론을 통해 보도되었습니다.논문명:Precursor-driven Jahn-Teller distortion as a hidden origin of surface instability in Mn-stabilized Ni-rich cathodes저자정보:심진하(제1저자, 한양대학교), 유영걸(공동저자, 한양대학교), 최유빈(공동저자, 한양대학교), 방진호 교수(교신저자, 한양대학교)
2026.05 15

방진호 교수팀, 차세대 이차전지 수명·안정성 극대화 핵심 소재 기술 개발… 세계적 권위지 연쇄 게재

방진호 교수 연구팀이 차세대 이차전지의 핵심인 고니켈(Ni-rich) 양극재 및 배터리 전극 소재의 구조적 안정성을 획기적으로 높이는 혁신적인 설계 기술을 잇달아 개발하여, 재료 및 에너지 분야 세계적 권위지인 Small, Journal of Materials Chemistry A, Journal of Energy Chemistry 등에 다수의 연구 성과를 연이어 게재하는 쾌거를 이뤘습니다.최근 전기차 및 에너지저장장치(ESS) 수요 급증으로 고용량 배터리 개발이 필수적인 과제로 떠오르고 있습니다. 하지만 고용량 발현을 위한 고니켈 양극재는 충·방전 시 발생하는 상전이(Phase transition)와 구조 붕괴, 표면 열화 등으로 인해 수명이 급격히 단축되는 치명적인 한계가 상용화의 걸림돌로 작용해 왔습니다.방진호 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 전구체 엔지니어링, 열역학 기반 계면 제어, 맞춤형 도핑 및 고엔트로피 패러다임 등 소재의 근본적인 열화 원인을 차단하는 다각적인 접근법을 제시했습니다. 주요 연구 성과는 다음과 같습니다.●고니켈 양극재(LiNiO2)의 한계 극복: 하프늄(Hf) 및 지르코늄(Zr) 도핑의 공간적 분포를 최적화하고 공침법을 활용하여 상전이를 억제함으로써, 리튬니켈산화물의 구조적 안정성을 대폭 향상시켰습니다.●동역학/열역학 기반 전구체 및 표면 제어: 균열에 강한(Crack-Resistant) LiCoO2 양극재 합성을 위한 전구체 동역학 제어 기술과, 고출력·장수명 특성을 부여하는 열역학 기반 계면 침전(Interfacial precipitation) 전략을 성공적으로 구현했습니다.●고엔트로피 패러다임 재조명: 도펀트가 유도하는 표면 엔지니어링을 통해 기존 고엔트로피 양극재의 안정성 메커니즘을 새롭게 규명하며 학계의 주목을 받았습니다.이번 연쇄적인 연구 성과는 이차전지 핵심 소재의 가격 경쟁력과 내구성을 동시에 충족시키며, 고효율·장수명 차세대 에너지 저장 시스템의 상용화를 크게 앞당길 수 있는 핵심 원천 기술이 될 것으로 기대됩니다.[주요 게재 논문 정보]1.Precursor Engineering for Kinetically-Controlled Synthesis ofCrack-Resistant LiCoO2 Cathodes○게재지: Advanced Sustainable Systems (2026, 10, e01240)○DOI: https://doi.org/10.1002/adsu.2026012402.Modulating (001) Plane Growth in β-Ni(OH)2 Precursors: A Pathwayto Controlling Lithiation Kinetics and Enhancing the Structural Integrity ofLiNiO2○게재지: Journal of Materials Chemistry A (2026, 14, 9645–9656)○DOI: https://doi.org/10.1039/D5TA09144F3.A Thermodynamically Guided Interfacial Precipitation Strategyfor High-Power and Long-Life Ni-Rich Layered Cathodes○게재지: Journal of Energy Chemistry (2026, 114, 608–617)○DOI: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.10.0434.Contrasting Direct Contact and Electrochemical Pre-Lithiation:Impact on Interfacial Stability and Full Cell Longevity of Graphite Anodes○게재지: Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2026,154, 159–164)○DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2026.154.1595.Revisiting the High-Entropy Paradigm for Ni-Rich Cathodes:Dopant-Induced Surface Engineering as the Key to Stability○게재지: Small (2026, 22, e10198)○DOI: https://doi.org/10.1002/smll.2025101986.Cationic and Anionic Redox Contributions to the Charge StorageMechanism of Vanadium Oxynitride○게재지: Journal of Power Sources (2026, 665, 238982)○DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2026.2389827.Enhancing LiNiO2 Stability via Phase Transition Suppression: TheCritical Role of Bulk Hf Doping Enabled by Coprecipitation○게재지: Journal of Industrial and Engineering Chemistry (2026,153, 535–543)○DOI: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2026.153.5358.Harnessing the Full Potential of Zr Dopant for LiNiO2 byTailoring Spatial Distribution○게재지: Small Methods (2026, 10, 2500606)○DOI: https://doi.org/10.1002/smtd.202500606
2026.05 14

LIONS칼리지 학생 대상 학과설명회 개최 (2026년 5월 27일(수) 12시 30분~, 제1과학기술관 309호)

LIONS칼리지 학생 대상 학과설명회가 아래와 같이 진행됩니다.- 일시: 2026년 5월 27일(수) 12시 30분~- 장소: 제1과학기술관 309호LIONS칼리지 학생, 교수진, 재학생이 함께 점심식사(피자)를 한 후 전공설명회가 진행될 예정입니다.사전 신청을 하지 못한 LIONS칼리지 학생들도 현장 참여가 가능합니다.많은 관심과 참여를 바랍니다.감사합니다.

학생성과

2026.05 06

최재화 졸업생 (2026년 석사 졸) 코오롱인더스트리 취업

이영복 교수님 연구실에서 2026년 석사 학위를취득한 최재화 졸업생이 코오롱인더스트리에 취업하는 성과를 이루었습니다.최재화 졸업생은 학위 과정 동안 고분자 소재의 구조 및 분석 연구 분야에서 심도 있는 연구를수행하며 뛰어난 전문성을 갖추었습니다. 이를 바탕으로전공 분야에 성공적으로 진출하게 되었습니다.앞으로의 활약을 기대하며, 새로운 출발을 진심으로 축하합니다.
2026.05 06

송민지 졸업생 (2026년 석사 졸) 동국제약 취업

이영복 교수님 연구실에서 2026년 석사 학위를 취득한 송민지 졸업생이 동국제약주식회사 분석팀에 취업하는 성과를 이루었습니다.송민지 졸업생은 학위 과정 동안 약물 전달 시스템 및 제형 개발 연구 분야에서 심도있는 연구를 수행하며 뛰어난 전문성을 갖추었습니다. 이를 바탕으로전공 분야에 성공적으로 진출하게 되었습니다.앞으로의 활약을 기대하며, 새로운 출발을 진심으로 축하합니다.
2026.01 22

이은희 졸업생 (2024년 석사 졸) STM 취업

방진호 교수님 연구실에서 2024년 석사 학위를 취득한 이은희 졸업생이STM에 취업하였습니다.이은희 졸업생은 학위 과정 동안 배터리 양극 소재에 대한 심도 있는 연구를 수행하였으며, 쌓아온 전문성을 바탕으로 전공 분야 취업에 성공하였습니다.졸업생의새로운 출발을 진심으로 축하합니다.
2026.01 22

응우옌티쿠인 박사과정, Bruker 젊은 과학자상(한국자기공명학회) 수상

본 학과 이영복 교수님 연구실의 응우옌티쿠인 연구원이 핵자기공명신호 향상 연구의 학술적 성과를 인정받아 Bruker 젊은 과학자상을 수상하였습니다.응우옌티쿠인 연구원은 학위 과정 동안 우수한 연구 역량을 발휘하여 탁월한 학술적 성과를 거두었으며, 이를 통해 자기공명학 연구 분야의 발전에 기여한 공로를 높이 평가받았습니다.현재 응우옌티쿠인 연구원은 본 연구실에서 석·박사 통합과정에 재학 중이며 활발한 연구 활동을이어가고 있습니다.수상을 진심으로 축하합니다.