조재필

조재필(曺在弼, 1967년 - )은 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수이자, 배터리 양극재 개발 스타트업인 에스엠랩의 대표이다. 배터리 연구분야에서 세계적인 학자로 평가 받는다.

 연구실과 조직 운영 
UNIST는 2017년 산학연 배터리 R&D 센터(Industry–Academia Battery R&D Center)를 개소하여 전극·전해질·셀 공정까지 통합 실험이 가능한 인프라를 갖추었다. 조재필은 센터장을 맡아 ESS·EV용 차세대 전지 소재 개발과 기업 협력을 병행하였다. 센터는 LG에너지솔루션, 현대자동차, 삼성SDI, SK온 등과 산업지향형 공동연구를 수행하였다.

 생애와 교육 
경북대학교에서 무기재료공학 학사(1990)를, 아이오와 주립대학교에서 세라믹공학 석사(1993)·박사(1995)를 취득하였다. 박사후 과정은 조지아 공과대학교 재료공학과에서 수행하였다(1995–1996). 이후 2000–2001년에는 같은 기관에서 방문연구원을 지냈다.

 연구 분야와 방법론 
연구 축은 크게 음극과 양극이다. 음극에서는 실리콘의 충·방전 팽창 문제를 억제하기 위해 입자 미세화와 흑연과의 혼합 최적화, 전극 구조 설계를 병행하였다. 양극에서는 고니켈 NCM 계열의 단결정화, 계면 안정화 코팅·첨가제, 기계화학적 합성 등으로 수명과 안전성을 높이는 전략을 제시하였다.

 음극: 흑연–실리콘 혼합과 미세화 
흑연 100% 상용 음극의 에너지밀도 한계를 넘기 위해 흑연–실리콘 혼합 전극을 단계적으로 도입하고, 실리콘을 나노·아급나노(1 nm 미만) 수준으로 분산시켜 초기 효율과 수명 저하를 완화하는 접근을 제시하였다. 또한 상용 적용 가능성을 평가하는 분석 프로토콜을 제안하였다.

 양극: 고니켈 단결정과 계면 안정화 
고니켈 NCM의 미세균열·입자파손을 줄이기 위해 단결정 입자 설계와 보라이드 계면 주입, 공융염 기반 기계화학 공정을 도입하였다. 단결정 활성물질의 가스 발생 저감과 높은 충전밀도는 장수명·고에너지화에 기여한다는 견해가 산업·학계에서 공유된다.

 창업과 산업 연계 
그는 2018년 7월 교원창업기업 에스엠랩(SMLAB)을 설립하고, 고니켈 단결정 양극 및 첨가제 기술의 상용화와 특허 포트폴리오를 구축하였다. 2021년 에스엠랩은 니켈 98% 단결정 양극을 공개하였다. 2022년에는 15분 고속충전용 단결정 소재를 발표하였다.

 학술 위상과 편집위원 활동 
클래리베이트 'Highly Cited Researchers' 명단에 2016년 이후 여러 차례 이름을 올렸고, 2023년에는 Cross-Field로 선정되었다. 또한 영국 왕립화학회가 발행하는 Energy & Environmental Science 편집위원으로 합류하였다.

 주요 성과 
고니켈 단결정 양극의 합성·계면 안정화 기법을 제안하고, 실리콘 음극의 상용화 장애 요인을 체계적으로 정리한 리뷰를 발표하였다.

학력
 경북대학교 무기재료공학과 학사(1986～1990)
 미국 아이오와 주립 대학교 세라믹공학과 석사(1990～1992)
 미국 아이오와 주립 대학교 세라믹공학과 박사(1992～1995)

경력사항
 2016.02～2017.09: 대통령직속 국가과학기술자문회의 위원
 2013.06~현재: 산업 거점사업(그린에너지소재기술개발센터, 센터장, 산통부)
 2014.08~현재: 삼성 SDI-UNIST 미래형이차전지연구센터 센터장
 2009~- 2015: 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 학부장
 2009.07~2014.12.31: ITRC사업(리튬전지소재기술연구센터, 센터장, 과기정통부)
 2009.07~2014.06.30: 차세대기술융합연구사업(차세대전지기술융합연구단 단장, 과기정통부)
 2002～2008 : 금오공과대학교/한양대학교 교수
 1996～2002 : 삼성 SDI 책임연구원
 1995～1996 : 조지아 공과대학교 박사 후 연구원

전문 분야 정보
 리튬이차전지, Zn (Al) -Air전지, Redox Flow 전지
 Web of Science 총 인용횟수: >20,000회, h-index: 74
 Essential Science Index(ESI) highly cited papers: 42(인용도 상위 1% 내)
 2017: ‘나노 레터스’에 최근 5년간 최다 논문 저자 11인에 등재-미국화학회(American Chemical Society, ACS) 재료과학·공학 분야의 저널 스타(Journal Stars)’로 선정
 2016: 미국 MSE 서플라이즈(Material Science and Engineering Supplies) 발표 ‘세계 재료화학·공학자 300인’ 선정

수상실적
 1997, 2001: 삼성 SDI 최우수기술논문상, 2001: 발명상 (은상)
 2007: 대한화학회(KCS)-Wiley 젊은화학자상
 2011: UNIST 최우수교원상(글로벌연구업적상)
 2011: PBFC학술상(한국전기화학회)
 2013: 27회 인촌상 (자연과학부문, 동아일보 인촌재단)
 2014: 지식창조대상(재료과학부문최다논문인용, 미래창조과학부)
 2014: 산학협력최우수사업단 장관상 (ITRC사업, 미래부)
 2014: 국가연구개발 우수성과 100선 (미래부)
 2015: 2014 ICT Innovation대상 국무총리상 (미래부)
 2016,17: 세계 상위 1% 연구자, 재료과학분야 (Clarivate analytics)
 2017: 울산광역시민대상 (학술·과학기술부문, 울산광역시)

대외 활동
 Editorial Advisory Board Member: Energy and Environmental Science (영국 왕립화학협회), Advanced Energy Materials (독일 Wiley 출판사),
 Associate Editor: Chemistry: Asian Journal (독일 Wiley 출판사), Chemistry: European Journal (독일 Wiley 출판사)

 보도 및 평가 
 2021년 KED Global은 에스엠랩의 니켈 98% 양극을 "업계 최고 밀도"라고 보도하였다("industry's highest density").
 2023년 UNIST 보도자료에서 그는 "세계적 연구 인프라를 바탕으로 글로벌 에너지저장 시장을 선도하겠다"(We will lead the energy storage market globally)고 밝혔다.
 2024년 LG Chem 블로그는 단결정 양극이 "배터리 수명을 약 30% 연장"(extend battery lifespan by about 30%)한다고 소개하였다.
 2022년 이후 일부 경제지에서는 에스엠랩의 IPO 심사 철회와 투자 손상 인식 등을 보도하며 시장 불확실성을 지적하였다.

 논문 
 윤문수; 동옌하오; 황이멍; 왕바오밍; 김정화; 박진성; 황재성; 박재현; 강석주; 조재필; 리주 (2023). "공융염 보조 원심 혼합을 통한 단결정 양극 합성(Eutectic salt-assisted planetary centrifugal deagglomeration for single-crystalline cathode synthesis)". Nature Energy 8(5). https://doi.org/10.1038/s41560-023-01233-8
 이 논문은 단결정 양극을 대량 합성하기 위한 새로운 기계화학 공정을 제안한다. 공융염을 이용해 전구체를 풀어 헤치고 균일하게 섞이도록 하여 큰 입자를 단결정으로 자라게 한다. 이 방법은 기존 공정보다 에너지와 시간이 덜 들도록 설계되었다. 결과적으로 충방전 수명과 안전성이 개선되었다. 전기차용 배터리의 적용 가능성을 높이는 토대를 제시한다.
 성재경; 김남형; 마지영; 이정현; 주세훈; 이태용; 채수종; 윤문수; 이윤광; 황재성; 곽상규; 조재필 (2021). "결정 성장 억제를 통한 아급나노 실리콘 음극과 프로토타입 팩 적용(Subnano-sized silicon anode via crystal growth inhibition mechanism and its application in a prototype battery pack)". Nature Energy 6(12). https://doi.org/10.1038/s41560-021-00945-z
 이 논문은 실리콘 입자 성장을 시작 단계에서 억제하는 원리를 이용해 1 nm 미만의 실리콘을 만들고 전극에 적용한다. 작은 입자는 팽창과 균열을 줄여 수명을 늘리는 데 유리하다. 연구진은 이 물질을 실제 팩에 적용해 동작 가능성을 보였다. 초기 효율과 순환 안정성이 함께 개선되었다. 상용화를 위한 물성·공정 조건을 구체화하였다.
 윤문수; 동옌하오; 황재성; 성재경; 차형연; 안기홍; 황이멍; 강석주; 리주; 조재필 (2021). "보라이드 계면 주입을 통한 고니켈 양극 안정화(Reactive boride infusion stabilizes Ni-rich cathodes for lithium-ion batteries)". Nature Energy 6(4). https://doi.org/10.1038/s41560-021-00782-0
 이 논문은 금속 보라이드가 양극 입자 경계에 젖어들며 균열과 부반응을 줄이는 현상을 이용한다. 계면 안정화로 급속 충전과 고온 환경에서도 성능 유지가 가능해진다. 파우치셀 수준에서 성능을 검증하였다. 공정이 비교적 간단해 산업 적용 여지도 크다. 고니켈 양극의 수명·안전성 한계를 동시에 완화하는 전략을 제시한다.

 연표 

 각주 

분류:1967년 출생
분류:살아있는 사람
분류:대한민국의 대학 교수
분류:대한민국의 과학자
분류:20세기 대한민국 사람
분류:21세기 대한민국 사람