커피 찌꺼기로 효율 높은 배터리 만든 미국 피츠버그주립대 석사과정 최종현 씨

공과대학 나노·신소재공학부 고분자공학 전공

우리 대학교 나노·신소재공학부에서 고분자공학 을 전공한 최종현 씨는 캔자스 폴리머 리서치 센터 (KPRC)에서 커피 찌꺼기를 사용해 효율이 좋은 배터리를 만들었다.

최종현 씨는 우리 대학교 공과대학 나노·신소재 공학부를 졸업한 후 현재 미국 피츠버그주립대 (Pittsburg State University) 재료공학과 석사과정에 재학 중이다. 최종현 씨는 캔자스 폴리머 리서치 센터(KPRC; Kansas Polymer Research Center)의 동료들과 지도교수인 램 굽타(Ram Gupta) 교수와 함께 커피 찌꺼기로 효율이 좋은 배터리를 만들었다. 최근 최종현 씨의 연구 논문이 국제 저널에 게재되었다. 논문 제목은 「커피 폐기 물 관리: 질소 도핑된 커피 유래 탄소를 사용하는 고성능 수퍼커패시터 도출」이다.

현지 언론에서도 많은 관심을 받으셨는데요, 소감 한 말씀 부탁드립니다.

2018년에 경상대학교 교환학생 프로그램에 따라 피츠버그 주립대에 유학하면서 연구를 시작하였습니다. 귀국 후 학부를 졸업했고 실험과정을 마무리하기 위해서 다시 피츠버그주립대 석사과정에 입학했습니다. 현지 언론은 한국인 교환학생이 중심이 된 연구라는 점에 특히 관심을 보였습니다. 연구 과정은 힘들었지만 매우 흥미로웠고, 실용적인 친환경 배터리 생산을 위한 연구가 환경문제 해결에 도움이 될 수 있다는 생각에 정말 설렙니다.

연구를 시작하게 된 계기는 무엇입니까?

미국에서 생활하면서 얼마나 많은 사람이 얼마나 많은 커피를 마시는지 알게 되었습니다. 지난해 세계 커피 생산량은 50kg 포장으로 약 2억 개나 될만큼 많습니다. 앞으로 커피 생산량과 소비량은 더욱 늘어날 전망이라고 합니다. 그만큼 많은 커피 찌꺼기도 발생하는데 이것을 처리하는 데 비용이 많이 들고 환경적으로 좋지 않습니다. 이 커피 찌꺼기를 활용할 수 있는 방안을 찾기 위해 연구를 시작하게 되었습니다.

커피를 좋아하시나요? 커피 찌꺼기에는 어떻게 관심을 가지게 되었는지요?

물론 커피를 굉장히 좋아합니다. 저는 경상대학교 동아리 더 차(The 茶)의 창단 멤버이기도 하구요. 동아리 활동을 하면서 커피의 맛을 잘 추출해 내기 위해 커피의 성분을 분석하기도 하였습니다. 제가 속한 캔자스 폴리머 리서치 센터는 배터리를 중점적으로 연구하는데, 새로운 배터리 재료를 찾던 중 동아리 활동에서 익힌 커피 성분을 떠올리게 되었습니다.

커피 찌꺼기가 어떻게 배터리가 될 수 있는지 간단한 설명을 부탁합니다.

커피 찌꺼기는 탄소 성분이 매우 풍부한데, 탄소는 전극으로 사용할 수 있는 유용한 재료입니다. 커피 찌꺼기에 질소 함량이 높은 화학물질을 첨가하면 배터리 내부에 층을 이루어 전기를 저장할 수 있는 화합물을 얻게 됩니다. 이 물질을 재료로 사용하여 기존의 리튬 이차 전지에 비해 충전시간이 짧으면서도 오래 사용할 수 있는 고효율의 배터리를 만들 수 있었습니다.

커피 찌꺼기로 만든 배터리는 어떤 장점이 있을까요?

신재생 에너지는 가장 중요한 미래 성장 동력 중 하나입니다. 이번에 개발한 배터리는 환경에 유해한 화학 물질을 사용하지 않는다는 점에서 매우 친환경적입니다. 배터리 수명이 다하면 따로 분리수거할 필요 없이 일반 쓰레기처럼 처리하면 됩니다. 이 배터리는 수퍼커패시터(Supercapacitor)로서 급속 충전이 가능하고 높은 효율과 반영구적인 수명 특성을 가지고 있기 때문에, 상용화한다면 기존 배터리의 대체용으로 사용할 수 있을 것입니다.

앞으로 목표는 무엇입니까?