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삼성SDI를 지원한 이유와 입사 후 회사에서 이루고 싶은 꿈을 기술하십시오. (700자이내)
재현성과 실용화의 문제를 고민하며 저의 연구를 제품으로 구현하는 꿈을 가지고 있습니다. 저는 슈퍼 커패시터의 고용량화를 목표로 양극재를 연구한 경험이 있습니다. 슈퍼 커패시터는 낮은 에너지 밀도로 상용화에 어려움이 있어 용량 증가가 절실하였습니다. 이에 전극의 반응성 향상을 이루고자 전극 재료를 설계하였습니다. 그 과정에서 공정 변수에 민감한 전극 재료를 다루며 재현성을 중요시하게 되었습니다. 재현성 확보와 에너지 밀도 향상을 고민하면서 배터리 전극에 대한 호기심을 품게 되었습니다. BMW의 배터리 장기 공급 계약과 ESS 세계 시장 점유율 1위의 성과로 기술력과 안정성을 인정받은 삼성SDI는 저와 함께 성장하며 꿈을 이룰 곳이라고 생각합니다.
삼성SDI에 입사하기 위해 다음과 같이 노력하였습니다. 슈퍼 커패시터 전극의 성능 향상을 위해 전기화학적 활성화를 연구하였습니다. 레독스 반응에 유리한 미세 구조를 설계하고 Rct을 낮추어 성능을 향상시켰습니다. 또한, 배터리 전극의 연구에도 참여하여 카본 코팅을 적용해 안정성 향상시켰습니다. 무선 기기의 초소형 배터리부터 ESS의 대형 배터리까지 고용량화와 안정성에 대한 요구는 증가할 것입니다. 이를 위해 입사 후 연구 경험을 확장하여 전극 재료의 고용량화와 함께 안정성 향상을 목표로 연구하고 싶습니다. 나아가, 전해질과 첨가제를 공부하며 완성도 높은 배터리를 설계하고자 노력할 것입니다.
본인의 성장과정을 간략히 기술하되 현재의 자신에게 가장 큰 영향을 끼친 사건, 인물 등을 포함하여 기술하시기 바랍니다. (작품 속 가상인물도 가능) (1500자 이내)
[세라믹 기술원을 통해 배운 태도의 중요성]
학부 시절 한국 세라믹 기술원에서 현장실습을 경험하였습니다. 실습생이 많아 담당 박사님의 관심을 받기 어려웠고, 실습 기간도 짧아 과제를 배정받지 못했습니다. 그렇지만 세라믹 재료를 공부하고자 적극적인 태도로 많이 배워갈 것을 결심하였습니다. 오래 있으면 하나라도 더 배울 수 있다는 생각에 1시간 일찍 출근하여 연구실을 청소하고 남은 시간은 공부하였습니다. 퇴근 전에는 실험실을 청소하며 장비들을 살펴보았습니다. 또한, 연구원님을 따라다니며 어깨너머로 실험을 공부하고, 논문 검색법을 배워 관련 연구를 찾아 읽었습니다. 이후 박사님께 성실한 태도를 칭찬받아 압전 재료를 이용한 초음파 스피커 과제에 배정되어 실험 보조를 맡게 되었습니다. 그러던 중 기업 미팅 때 스피커 샘플을 활용하자는 의견이 나와 스피커 소자 제작을 보조하였습니다. 소자를 제작하였지만 소자마다 임피던스가 달라 샘플의 음량이 낮았습니다. 문제 해결을 위해 제작 공정을 면밀히 살펴보았고, 압전 재료와 진동판의 접합이 불균일한 것을 발견하였습니다. 해결방안으로 가압 소결 장비를 제안하였습니다. 가압 소결 장비를 사용해본 적이 없었기에 분극이 풀리지 않는 최적 온도와 압력을 찾고자 실험하였습니다. 다른 업무도 병행하며 최적화와 임피던스 측정을 거듭하였습니다. 또한, Origin을 사용하며 부족한 부분은 유튜브를 통해 공부하여 측정한 데이터를 그렸고 경향성과 특이점을 보고하였습니다. 노력 끝에 30bar, 60도에서 3시간이라는 최적의 접합 공정을 찾아 소자 간 오차를 줄였고, 90dB을 넘는 샘플을 제작하여 미팅에 활용하였습니다. 이후 추가로 개인 과제도 맡게 되었습니다. 이를 계기로 프로젝트에 있어 능동적이고 적극적인 태도의 중요성을 깨닫게 되었습니다.
[실패로 배운 공학적 의사 결정]
고성능의 슈퍼 커패시터를 목표로 양극재를 연구하였습니다. 단순히 비표면적 증가를 통한 성능 향상이 아닌 표면의 반응성도 향상시키고자 도핑을 선택하였습니다. 실험 중 어려웠던 점은 도핑 공정의 설계였습니다. 전극 재료에 도핑을 시도한 후 미세구조의 손상을 확인하였습니다. 이를 통해 공정 설계의 중요성을 깨닫고 공정 전반을 재설계하고자 하였습니다. 효율적인 공정 설계를 위해 우선 간단한 공정을 선택하였습니다. 변수의 최소화와 다른 전극의 적용 가능성을 고려하였기 때문이었습니다. 또한, 도핑 이후 기반 재료의 안정성을 고려하였습니다. 기반 전극 재료로 사용한 LDH는 interlayer가 커서 도핑 시 표면과의 반응 대신 intercalation 되어 내부에서 phosphide나 sulfide로 전환되었습니다. 이를 명심하며 표면 도핑만을 위해 도펀트의 농도와 온도, 노출 시간을 조절하며 실험하였습니다. 노력 끝에 최적의 도핑 공정을 설계하여 Rct를 낮추었고, 기존 LDH의 1721F/g 보다 향상된 3844F/g의 용량으로 SCI 논문을 게재하였습니다. 이러한 전극 재료와 공정의 설계는 공학적 의사 결정 과정의 중요성을 깨닫게 해준 경험이었습니다.
최근 사회이슈 중 중요하다고 생각되는 한가지를 선택하고 이에 관한 자신의 견해를 기술해 주시기 바랍니다. (1000자 이내)
[폐배터리: ESS를 통한 에너지 Re솔루션]
전기차 시장은 급속한 성장을 보여주고 있습니다. 전체 전기차 판매는 2030년 3,110만 대에 육박할 것으로 보이며, 이는 신차 판매량의 약 32%에 달하는 시장 점유율입니다. 그에 따라 엄청난 규모의 폐배터리 배출도 예상됩니다. 전기차의 출시 이후 배터리 교체 주기가 다가오면서 폐배터리의 리사이클링이 주목받고 있습니다.
리사이클링이란 폐배터리로부터 코발트, 리튬, 니켈 등을 추출하여 양극재로 재생산하는 것을 말합니다. 성일하이텍과 같은 배터리 리사이클링 기업은 인터배터리 2021에서 주목받았습니다. 삼성SDI는 이러한 성일하이텍이나 피엠그로우와의 협력을 강화하고 있습니다. 하지만 여기서 고려해야 하는 것은 최근 급격히 상승한 니켈, 코발트, 리튬의 가격이라고 생각합니다. NCM에 함량이 높은 니켈의 가격은 2021년 1월 기준으로 전년 3월에 비해 70%가량 증가하였고, 코발트 역시 같은 기간 40% 이상 증가하였습니다. 이러한 원가 상승은 기업의 전체 이익에 영향을 줄 것입니다. 이에 리사이클링의 루프 전에 ESS로의 활용 방안으로 추가적인 이윤 추구가 가능하리라 생각합니다.
삼성SDI는 세계 시장 점유율 1위의 ESS 기술력을 보유하고 있습니다. 폐배터리 회수를 조건으로 전기차용 배터리의 가격을 절감하거나 폐배터리를 활용하여 저렴한 가정용, 관공서용 ESS를 출시한다면 가격 경쟁력 확보가 가능하다고 생각합니다.
수많은 충∙방전을 거친 전극에서는 내부의 크랙이 발견됩니다. 이에 전극의 안정성과 수명 예측을 강화해야 한다고 생각합니다. 또한, 첨가제를 통한 반응의 효율성 증가나 팩 설계 개선을 통한 모듈 분리성 강화가 동반된다면 폐배터리 ESS에서의 기술 경쟁력 확보도 가능하리라 생각합니다. 카본 코팅으로 셀레나이드계 음극재의 부피 변화를 완화하고 안정성을 향상시킨 경험은 차후의 연구 개발에 도움이 되리라 생각합니다. 이러한 경험을 바탕으로 삼성SDI의 기술 경쟁력을 확보하는 데 이바지하고 싶습니다.