정해성 부교수

망간 산화물인 토도로카이트와 버네사이트의 나노입자 핵생성과 성장 과정, 그리고 광화학적 Mn2+ 산화 메커니즘을 규명하는 연구를 수행하고 있습니다. 기존 수열합성법은 나노다공성 망간 산화물을 얻기까지 수일이 소요되는 공정상 한계가 있었습니다. 망간 산화수를 제어하고 전기화학적 반응을 활용하여 상온에서 30분 이내에 토도로카이트를 형성하는 직접 합성법을 세계 최초로 개발했습니다(ACS Nano, 2025). 적철석(Hematite) 표면에서 비소(As)와 망간(Mn)이 동시에 광화학적으로 산화되는 메커니즘을 규명했으며(Water Research, 2025), 태양광을 이용한 광촉매 산화 및 불균일 핵생성 연구도 수행했습니다(Chemosphere, 2023). 이 기술은 이차전지 전극 소재, 고성능 촉매 및 흡착제, 강변여과수 취정수장의 수계 망간 제거 나노광화학 소재, 저준위 망간 분진 폐기물로부터의 고품위 망간 회수 등에 적용되고 있습니다. 헤마타이트 코팅사를 이용한 망간 제거, 고타이트 광촉매 망간 산화 제거 등 관련 특허를 3건 등록했으며, 광화학 반응을 통한 지속가능한 빠른 망간 산화물 합성 공정 개발 과제를 다수 수행했습니다. 현재 연구실 수준의 원천 기술 검증을 완료한 TRL 3~4 단계에 있습니다.

전기차 및 ESS 폐리튬이온전지의 NCM(LiNiCoMnO2) 양극재로부터 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등 유가금속을 지속가능하게 회수하기 위한 친환경 습식 공정을 연구하고 있습니다. Shewanella putrefaciens의 혐기성 호흡(Dissimilatory) 기전을 활용하여 NCM622 폐양극재를 환원 침출하는 원천 기술을 세계 최초로 개발했습니다(Environmental Science & Technology, 2024). 비타민C 및 미생물 환원 기반의 친환경 습식 공정을 통해 유가금속을 선택적으로 추출하는 기술도 함께 확보했습니다. 이 기술은 폐리튬이온전지 재활용, 블랙파우더 정제 공정, 전기차 ESS 폐배터리 금속자원 사업화 등에 적용되고 있습니다. 폐리튬이온전지 양극재 유가금속 회수방법, 미생물을 이용한 폐배터리 양극재 분해 회수방법 등 특허를 2건 등록했으며, 중성수용액을 이용한 폐리튬이온 양극재 리튬추출방법(2023)과 리튬이온 배터리 유가금속 회수 방법(2025) 기술을 (주)에스알에 이전했습니다. 비타민C를 이용한 철강 망간 분진으로부터의 망간 추출 기술은 (주)더원인더스트리에 이전했습니다(2024). 이러한 성과를 바탕으로 2023년 (주)에스알을 교원창업으로 설립해 중소벤처기업부 팁스(TIPS)에 선정되었으며, 2026년 1월 경남 김해 대동산업단지에 연간 300톤 규모의 폐배터리 유가금속 회수 공장을 준공할 예정입니다. 실제 산업화 단계인 TRL 7~9 수준에 도달했습니다.

수소에너지산업 고도화를 위한 전문인력 양성과 수계 유해물질 정화를 위한 광촉매 소재 개발을 함께 수행하고 있습니다. 수소에너지산업 현장에 필요한 전문 인력을 양성하는 동시에, 수계 내 고농도 망간 등 유해물질을 효과적으로 제거할 수 있는 환경나노소재를 개발하는 것을 연구 목표로 삼고 있습니다. 적철석(Hematite)과 고타이트(Goethite) 광촉매를 이용해 수계 내 유해물질을 산화 분해하는 연구와 수소 에너지 소재 연구를 병행하고 있으며, 광촉매 환경나노소재 개발을 통해 수자원 내 고농도 망간을 제거하는 원천기술을 확보했습니다. 이 연구는 수소특성화대학원 지원 소재 개발, 수계 정화 광촉매 소재, 지역연계형 수소산업 인재양성 등에 폭넓게 활용되고 있습니다. 수소에너지산업 고도화 인력양성 사업을 다수 수행해 누적 예산 약 19억원 이상을 확보했으며, 지역연계형 수소산업 혁신인재양성사업과 폐자원에너지화 특성화대학원사업을 수행했습니다. 이러한 활동을 통해 지역 수소산업 생태계에 필요한 실무형 인재를 지속적으로 배출하고 있으며, 관련 소재 기술은 시스템 단위의 성능 검증 단계인 TRL 4 수준에 도달했습니다.