총설에 부쳐: 지속가능한 사회를 위한 차세대 에너지 재료화학(2026년 1월호)

인류 역사 속에서 시대의 전환을 정의하는 주요한 기준 중 하나는 인류가 사용하는 에너지원 및 이의 전환 방법의 변화라 할 수 있습니다. 예컨대, 산업혁명 시기에는 사람이나 가축에 의존했던 에너지원이 석탄의 사용과 증기기관의 도입으로 대체되었습니다. 이후 석유 및 내연기관, 원자력, 전기의 폭넓은 사용이 현대 문명을 발달시켰습니다. 그러나 최근 인공지능 및 이동 수단 등의 혁신으로 인해 급격히 증가한 에너지 사용량은 기후 위기와 함께 근본적인 에너지원 자체의 확보에 있어 현대 문명의 지속가능성에 대한 관심을 불러일으켰습니다. 따라서 효율적이고 지속 가능한 에너지원의 확보, 저장, 전환 등에 대해 다양한 분야에서의 기술 혁신이 필요합니다. 특히 화학은 가장 근본적인 물질 및 에너지의 분자 수준의 이해를 바탕으로 미래 지속 가능한 에너지 기술에 폭넓은 기여를 할 것이라 기대됩니다. 

이러한 배경 아래, 대규모 에너지의 전환 및 저장에 관한 활발한 연구를 진행 중이신 국내 연구자 세 분께 폭넓은 에너지 재료화학 분야의 최신 연구동향을 알아볼 수 있는 총설 집필을 부탁드렸습니다. 이번 총설 시리즈는 1월부터 3개월간 연이어 게재될 예정이며, 각 연구자께서는 자신이 담당하는 분야별로 연구 배경, 최신 연구동향, 현재 수행 중인 연구 내용을 소개하실 계획입니다. 

첫 번째 총설에서는 서울대학교 화학생물공학부 정인 교수님께서 열전 발전 분야의 고효율 소재 개발을 위한 재료화학적 소재 설계 및 분석을 다루십니다. 해당 총설은 우리 주변에 다양하게 존재하는 폐열의 효율적인 전력 변환을 위해 열전 소재의 전기적 특성 및 열전도도 조절을 위한 전자구조 제어, 결함 도입, 나노구조화와 같은 다양한 소재화학적 접근법을 소개할 예정입니다. 또한 최근 우수한 성과를 보여주고 있는 PbSe 및 SnSe와 같은 열전 소재 분야의 최신 재료화학 연구동향을 다룹니다. 

두 번째 총설에서는 경상대학교 화학과 윤석민 교수님께서 그린 수소 생산 분야에서 고성능 전기화학 촉매로서의 가능성을 보여주고 있는 레늄의 화학적 특성 및 전기화학적 반응 기작을 소개하십니다. 해당 총설은 기존 귀금속 기반의 고효율 촉매 소재에 비해 주목받지 못했지만, 물 분해뿐만 아니라 새롭게 시도되고 있는 레늄 기반의 전기화학 촉매 반응을 다룰 것입니다. 더불어 레늄 기반 전기화학 촉매의 최신 연구 동향을 살펴볼 예정입니다. 

세 번째 총설에서는 부경대학교 나노융합반도체공학부 채문석 교수님께서 지구상에 풍부하며 높은 안정성을 지닐 수 있는 망간 기반의 수계 배터리의 개발 배경 및 전기화학적 구동원리를 설명하십니다. 해당 총설은 널리 상용화된 고가의 리튬이온 기반 이차전지에 대비하여, 저가의 대용량 에너지 저장 시스템을 위한 망간 이온 기반 수계 배터리의 장점을 조명합니다. 마지막으로 망간 이온 기반 수계 배터리의 최신 연구 동향을 살펴봅니다. 

본 총설 시리즈를 통해 <화학세계> 구독자분들께 차세대 에너지 소재 분야에 있어서 화학적 원리의 이해와 응용의 중요성을 다시금 강조하고자 합니다. 또한 최신 연구동향의 소개를 통해 현대 사회가 직면한 에너지 분야의 문제 해결을 위한 다양한 연구자들 간의 협력을 기대하며, 미래 연구자분들의 많은 관심과 참여를 바랍니다. 

김명길 Myung-Gil Kim

• 한국과학기술원 화학과, 학사(1999.3 – 2006.8) 

• Northwestern Univ. 화학과, 박사(2006.9 – 2012.2. 지도교수 : Tobin J. Marks/Mercouri G. Kanatzidis) 

• Northwestern Univ. 화학과, 박사후 연구원(2012.3 – 2012.12. 지도교수 : Tobin J. Marks) 

• Stanford Univ. 화학공학과, 박사후 연구원(2013.1 – 2014.02. 지도교수 : Zhenan Bao) 

• 중앙대학교 화학과, 조교수 및 부교수(2014.3 – 2019.8) 

• 성균관대학교 신소재공학과, 부교수(2019.9 – 현재)