청화대학교 장강 실험실

고체 에너지 혁명의 선구자: 장강 실험실의 핵심 연구 방향

칭화대학교 장강 교수 팀은 오랫동안 에너지 재료 분야에 깊이 몰두해 왔으며, 전고체 리튬 배터리, 금속 리튬 음극, 리튬-황 배터리 등 차세대 고에너지 밀도 저장 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 실험실은 "고체 배터리 계면 제어"를 핵심 돌파구로 삼아 원위치 벌크/표면 계면 구조 설계 전략을 제안하여 빠르고 안정적인 리튬 이온/전자 전송 채널을 성공적으로 구축했습니다. 개발된 리튬 망간 기반 양극 재료의 에너지 밀도는 1000 Wh/kg을 돌파했으며, 방전 용량은 ≥250 mAh/g에 달합니다. 관련 연구 결과는 Journal of the American Chemical Society 등 최고 수준의 저널에 게재되었습니다.

 

학계에서 장강 교수는 교신저자로 130편 이상의 SCI 논문을 발표했으며, 논문 총 인용 횟수는 12,000회 이상, H 지수는 58에 달해 세계적으로 인용이 많이 되는 과학자 명단에 올랐습니다. 이것은 칭화대에서도 최상위에 해당합니다. 그의 팀이 개발한 산호 모양 탄소 섬유 복합 리튬 금속 음극 기술은 10 mA/cm²의 극단적인 전류 밀도에서 160회 이상 안정적으로 순환할 수 있어 Joule 저널의 표지 논문으로 선정되었습니다.

전고체 배터리 기술: 실험실에서 산업화까지의 핵심 돌파구

실험실은 최근 전고체 배터리 개발에서 세 가지 주요 혁신을 이루었습니다:

1. 계면 공학 돌파: 은 도금층으로 개질된 탄소 섬유 골격을 통해 용융 리튬의 고효율 주입과 무수지상 침전을 실현하여 사이클 수명을 400% 향상시켰습니다.
2. 압력 제어 기술: 외부 압력과 내부 응력이 황화물/산화물 고체 전해질에 미치는 협력 작용을 분석하여 배터리 계면 접촉 저항을 60% 감소시켰습니다.
3. 산업화 예비 연구: 600 Wh/kg급 전고체 배터리 프로토타입 설계에 참여하여 2024년 제9회 전국 고체 배터리 심포지엄에서 단계적 성과를 발표했습니다.

실험실은 청타오 에너지, CATL 등 기업들과 깊은 협력 관계를 맺고 있으며, 개발된 복합 고체 전해질 계면 기술은 이미 중간 규모 검증 단계에 들어갔습니다. 

인재 양성 시스템: 3년 석사 + 5년 박사의 칭화대 모델

칭화대학교 화학공학과는 엄격한 교육 제도를 실시하고 있습니다:

• 석사 학위: 표준 학제 3년 (2년 조기 졸업 신청 가능, 교수와의 선합의 필요, SCI 논문 2편 발표 필요)
• 박사 학위: 최소 5년 (1년 과정 학습 + 4년 연구 포함)
• 석박사 통합과정: 7년 (우수 학생은 단축 신청 가능)

최근 5년 데이터에 따르면, 실험실 석사 학생들은 연평균 1.8편의 SCI 논문을, 박사 학생들은 연평균 3.2편의 논문을 발표했습니다. 2023년 입학 박사과정 학생 션량은 재학 중 제1저자로 Journal of the American Chemical Society 논문 1편, 공동 저자로 4편의 논문을 발표했습니다. 박사 후 연구원 양성 측면에서는 "슈이무 학자" 프로그램을 통해 연봉 30-50만 위안을 제공하며, 80%의 수료자가 CATL, BYD 등 선도 기업의 연구 개발 직책에 취업했습니다.

 

졸업생 진로

장강 실험실의 구체적인 졸업생 취업 분포에 대한 정확한 데이터는 제공되지 않았습니다. 그러나 칭화대학교의 전반적인 취업 현황과 장강 실험실의 특성을 고려할 때, 졸업생들은 주로 다음과 같은 진로를 선택할 것으로 예상됩니다:

1. 학계 진출: 국내외 유명 대학이나 연구소에서 박사 후 연구원으로 활동
2. 산업계 취업: 배터리 및 신에너지 관련 대기업의 연구개발 부서 진출
3. 창업: 전고체 배터리 관련 스타트업 설립 또는 참여

외국인 졸업생 진로

장강 교수의 연구실에 외국인으로 지원할 때의 장단점과 취업 시 장단점은 다음과 같습니다.

 

장점:

1. 세계적 수준의 연구 환경: 장강 교수는 에너지 저장 및 환경 분야에서 저명한 연구자로, 최첨단 실험 시설을 갖추고 있습니다.
2. 국제적 네트워크: Max Planck 연구소, 스탠포드 대학 등과 협력 관계를 맺고 있어 글로벌 연구 경험을 쌓을 수 있습니다.
3. 한국과 가깝기 때문에, 문화차이가 크게 나지 않아 친숙합니다.
4. 비용이 미국이나 유럽대비 매우 저렴합니다.
5. 학교평판이좋아서 대부분 석박사로 점프뛰실때 50위 이내 대학으로 많이 갑니다.

단점:

1. 석사기간이 3년으로 기간이 오래 소요됩니다. 커리큘럼이 3년이고 2년은 조기졸업입니다. 교수랑 딜봐야하는 부분이고, 외국인중에 2년안에 하는 경우는 매우 드뭅니다.
2. 취업여부는 중국에서는 취직이 거의 불가능해서 다른나라에서 취업비자발급에 대한 어드벤티지가 거의 없으며, 외국인 유학생중에서 중국내 중국대기업 취직이력이 거의 없습니다.
3. 미국이나 유럽에 취업희망 시에는 영어나 인지도로 인해 추가 노력이 필요합니다.

 

미래 전망: 고체 에너지 시대의 칭화대 솔루션

장강 실험실은 세 가지 전략적 방향을 추진하고 있습니다:

1. 2025년까지 100 Ah급 전고체 배터리 모듈 개발 완료
2. 기계 학습 기반 전해질 재료 선별 플랫폼 구축, 개발 주기 40% 단축
3. 닝보 동방이공대학과 공동으로 세계 최초의 고체 배터리 열 안전성 테스트 센터 건설

신에너지 분야에 뜻을 둔 학생들에게 이곳은 기초 연구부터 산업 응용까지 완전한 교육 체인을 제공합니다. 장강 교수의 말씀처럼 "고체 배터리는 선택 문제가 아니라 필수 문제입니다." 이 혁신의 토양에서 모든 연구자들이 에너지 혁명의 미래 장을 써내려가고 있습니다.