신소재공학과

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8 자율주행 실험실 견학 및 전고체 배터리 제작

(목요일, 금요일 행사 내용이 상이함.)

• 10/30 (목)

1. Open lab (10분) : 자율주행 실험실 소개
2. 자동화 시연 (10분) : Robotics-AI 기반 코인 셀 조립 및 전기화학 평가 시스템 시연

자율 실행 배터리 시스템
자율 실행 배터리 시스템은 배터리 연구에서 가장 널리 사용되는 코인 셀을 로봇이 직접 조립하고, 조립 직후 셀 성능을 자동으로 평가하는 시스템입니다. 사람이 일일이 조립하던 노동 집약적인 실험과정을 대신 수행하게 함으로써 실험 속도를 높이고, 휴먼 에러를 줄일 수 있습니다. 로봇팔이 셀 부품과 전극을 쌓고 전해액을 분주해 셀을 밀봉한 뒤 배터리 성능 평가가 이어집니다. 이렇게 수집된 데이터는 자동으로 분석되어 인공지능이 최적의 다음 실험 조건을 제안하기 때문에 연구가 효율적이며 빠르게 진행됩니다. 즉, 자동화와 인공지능을 결합해 실험의 설계부터 분석까지 스스로 수행하며 소재 개발을 가속화하는 “자율 주행형 실험 시스템”입니다.

• 10/31 (금)

1. Open lab (10분) : 이차 전지 연구실 견학 및 전고체 전지 배터리의 구성, 작동 원리 설명
2. 체험 (10분) : 고체전해질의 이온전도도를 측정하기 위한 셀 제작

고체 전해질의 합성과 이온 전도도 측정은 차세대 배터리 기술, 특히 전고체 배터리(All-Solid-State Battery) 개발에서 가장 핵심적인 과정입니다. 이는 기존 리튬 이온 배터리가 가진 안전성 문제를 해결하고, 에너지 밀도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 잠재력 때문입니다.

1. 왜 고체 전해질이 중요한가요?
🛡️ 안전성 강화 (Safety Improvement) 기존 리튬 이온 배터리에 사용되는 액체 전해질은 가연성이 높아 외부 충격이나 과충전 시 화재 및 폭발의 위험이 있습니다. 반면, 고체 전해질은 불연성이거나 난연성이 높아 배터리의 안전성을 근본적으로 향상시킬 수 있습니다. 이는 전기차(EV), 에너지 저장 시스템(ESS) 등 대용량 배터리가 필수적인 분야에서 매우 중요한 장점입니다.

🔋 에너지 밀도 향상 (Higher Energy Density)
고체 전해질은 전기화학적으로 안정적인 특성을 가집니다. 덕분에 기존에는 사용하기 어려웠던 리튬 메탈 음극과 같은 고용량 활물질을 사용할 수 있게 됩니다. 리튬 메탈 음극은 현재 널리 쓰이는 흑연 음극보다 10배 이상 높은 이론 용량을 가지고 있어, 배터리의 에너지 밀도를 크게 높일 수 있습니다. 이는 한 번 충전으로 더 오래, 더 멀리 가는 전기차를 만드는 핵심 기술입니다.

🌡️ 넓은 작동 온도 범위 및 긴 수명 (Wider Operating Temperature & Longer Lifespan)
고체 전해질은 액체 전해질처럼 낮은 온도에서 얼거나 높은 온도에서 쉽게 증발하지 않습니다. 따라서 더 넓은 온도 범위에서 안정적으로 작동할 수 있으며, 덴드라이트(Dendrite) 형성 억제를 통해 배터리의 수명을 연장하는 데도 기여합니다. 우수한 고체 전해질을 '잘 합성'하고, 그 핵심 성능 지표인 이온 전도도를 정확히 측정하는 것은 더 안전하고 오래가는 고성능 배터리를 만들기 위한 필수불가결한 연구 과정입니다.

코인 셀 자동 조립 및 평가 시스템	전고체 배터리 구조

로봇 팔이 코인셀 부품을 이송 및 조립

9 자성 슬라임과 3D 프린팅으로 만나는 신소재 체험

Hydrogel 기반 자성 슬라임 제작 및 Soft 엘라스토머 3D 프린팅 시연 본 랩투어에서는 PVA-기반 하이드로겔 전구체에 Fe₃O₄ 나노입자를 첨가해 자석으로 구동되는 슬라임을 직접 제조·실험하고, 이어 실리콘 UV 수지와 TPU 필라멘트를 사용해 3D 프린터 설정부터 후처리·기계적 평가까지 체험하며 소프트 머티리얼의 제작·응용 과정을 한 번에 경험할 수 있습니다.

자성액체슬라임	soft3D프린팅 시연