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존 B. 구디너프

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목차

1. 개요

존 B. 구디너프는 1922년 독일 예나에서 태어나 2023년 101세의 나이로 사망한 미국의 저명한 과학자이다. 그는 예일 대학교에서 수학을 전공하고 시카고 대학교에서 물리학 박사 학위를 받았으며, MIT 링컨 연구소에서 24년간 연구원으로 근무했다. 옥스퍼드 대학교에서 리튬 이온 배터리 개발에 기여했으며, 1986년부터 텍사스 대학교 오스틴에서 교수로 재직하며 배터리 재료 연구를 지속했다. 구디너프는 리튬 이온 배터리 개발, 구디너프-카나모리 규칙 개발 등 다양한 연구 업적을 남겼으며, 2019년 스탠리 휘팅엄, 요시노 아키라와 함께 노벨 화학상을 수상했다.

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존 B. 구디너프 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
2019년의 굿이너프
2019년의 굿이너프
출생 이름존 배니스터 굿이너프
출생일1922년 7월 25일
출생지독일 튀링겐주 예나
사망일2023년 6월 25일
사망 장소미국 텍사스주 오스틴
국적미국
배우자이렌 위즈먼 (1951년 결혼, 2016년 사별)
아버지에르빈 람스델 굿이너프
어머니헬렌 미리엄 루이스
학력
학사예일 대학교
석사, 박사시카고 대학교
박사 학위 논문 제목육각형 금속 결정에서 조밀 패킹으로부터의 편차 이론
박사 학위 논문 URL박사 학위 논문
박사 학위 논문 년도1952년
지도교수클래런스 제너
주목할 만한 학생윌리엄 I. F. 데이비드 (박사후 연구원)
아루무감 만티람 (박사후 연구원)
경력
직장매사추세츠 공과대학교
옥스퍼드 대학교
텍사스 대학교 오스틴
분야물리학
업적
주요 업적리튬 이온 전지
리튬 이온 망간 산화물 전지
리튬 인산철 전지
고체 전지
굿이너프-가나모리 규칙
랜덤 액세스 메모리
수상
수상 내역일본 국제상 (2001년)
엔리코 페르미 상 (2009년)
미국 국가 과학상 (2011년)
IEEE 환경 및 안전 기술 메달 (2012년)
찰스 스타크 드레이퍼 상 (2014년)
웰치 상 (2017년)
코플리 메달 (2019년)
노벨 화학상 (2019년)

2. 생애

존 B. 구디너프는 1922년 7월 25일 독일 예나에서 미국인 부모 사이에서 태어났다.[5] 아버지는 예일 대학교 종교사학 교수였던 어윈 램스델 구디너프였고, 어머니는 헬렌 미리엄이었다.[9][6] 형제로는 펜실베이니아 대학교 인류학 교수였던 워드 구디너프가 있었다.[7] 난독증을 앓았으나, 그로튼 스쿨을 1940년에 수석으로 졸업하고,[22][10] 예일 대학교에서 수학을 전공하여 1944년에 졸업하였다.[15] 제2차 세계 대전 중에는 미국 육군 항공대 기상학과에서 복무하였다.[8][14]

전후 시카고 대학교에서 물리학을 공부하여 1952년에 박사 학위를 받았다.[8][16] 지도 교수는 클래런스 제너였으며, 엔리코 페르미 등과 함께 연구를 진행했다.[17] 시카고 대학에서 만난 캐나다인 역사학 대학원생 아이린 와이즈먼과 1951년에 결혼하였다.[17][18][22][9]

이후 구디너프는 MIT 링컨 연구소에서 랜덤 액세스 자기 메모리 개발에 참여하였고, 구디너프-카나모리 규칙을 발표하였다. 옥스퍼드 대학교에서는 리튬 이온 배터리 개발에 기여할 양극 물질을 발견하였으며, 이는 훗날 일본상 및 노벨 화학상 수상으로 이어졌다. 텍사스 대학교 오스틴에서는 폴리음이온 계열의 양극을 발견하고, 유리 배터리 연구를 진행했다.

구디너프는 2022년에 100세(백수)를 맞이하였고,[19] 2023년 6월 25일 텍사스 오스틴에서 101세 생일을 한 달 앞두고 사망하였다.[20][21][22][64]

2. 1. 초기 생애 및 교육 (1922-1952)

존 B. 구디너프는 1922년 7월 25일 독일 예나에서 미국인 부모 사이에서 태어났다.[5] 그의 아버지는 예일 대학교에서 종교사학 교수였던 어윈 램스델 구디너프이고, 어머니는 헬렌 미리엄이었다.[9][6] 그의 형제인 워드 구디너프는 펜실베이니아 대학교의 인류학 교수였다.[7]

구디너프는 난독증을 앓았지만, 그로튼 스쿨에 입학하여 1940년에 수석으로 졸업했다.[22][10] 예일 대학교에서 수학을 전공하고 1944년에 졸업했다.[15] 제2차 세계 대전 중에는 미국 육군 항공대 기상학과에서 복무했다.[8][14]

전후 시카고 대학교에서 물리학을 공부하여 1952년에 박사 학위를 받았다.[8][16] 그의 지도 교수는 클래런스 제너였으며, 엔리코 페르미 등과 함께 연구했다.[17] 시카고 대학에서 캐나다인 역사학 대학원생인 아이린 와이즈먼을 만나 1951년에 결혼했다.[17][18][22][9]

2. 2. MIT 링컨 연구소 (1952-1976)

구디너프는 학업을 마친 후 MIT 링컨 연구소에서 24년 동안 연구 과학자이자 팀 리더로 근무했다. MIT에서 그는 랜덤 액세스 자기 메모리 개발을 담당하는 학제 간 팀의 일원이었다.[24] 그의 연구는 자성과 금속-절연체 전이 현상에 초점을 맞추어 진행되었다. 그는 RAM에 대한 연구를 통해 산화물 재료에서 협동 궤도 정렬, 즉 협동 야-텔러 효과의 개념을 개발했다.[25] 이후 그는 카나모리 준지로와 함께 재료 내 자성 초교환의 부호를 예측하기 위한 반경험적 규칙인 구디너프-카나모리 규칙을 개발했다. 초교환은 고온 초전도체의 핵심 특성이다.[26][27][28]

2. 3. 옥스퍼드 대학교 (1976-1986)

영국 왕립 화학회가 옥스퍼드에서 충전식 리튬 이온 배터리 개발을 기념하기 위해 세운 블루 플라크


미국 정부가 구디너프의 연구 자금 지원을 중단하면서, 1970년대 후반과 1980년대 초반에 그는 미국을 떠나 옥스퍼드 대학교의 무기 화학 연구소 소장으로 경력을 이어갔다.[25] 옥스퍼드에서의 그의 주요 연구 중 하나는 상업용 리튬 이온 충전식 배터리 개발에 필수적인 중요한 연구로 인정받고 있다.[25] 구디너프는 M. 스탠리 위팅엄의 배터리 재료에 대한 이전 연구를 확장하여 1980년에 LixCoO2를 가볍고 에너지 밀도가 높은 양극 재료로 사용함으로써 리튬 이온 배터리의 용량을 두 배로 늘릴 수 있다는 것을 발견했다.

구디너프는 LiCoO2 및 LiNiO2 양극을 사용하여 배터리의 상업적 가능성을 보고 이 발명품에 대한 특허를 옥스퍼드 대학교에 요청했지만, 옥스퍼드는 이를 거절했다. 학자로서의 월급으로는 특허 비용을 감당할 수 없었던 구디너프는 영국의 원자력 연구소인 하웰로 눈을 돌렸고, 그곳에서 그의 제안을 받아들였지만, 존 B. 구디너프와 미즈시마 코이치 발명가에게는 0GBP의 로열티를 지급하는 조건이었다. 1990년, AERE는 구디너프의 특허를 소니 주식회사에 라이선스했고, 이후 다른 배터리 제조업체들이 뒤따랐다.

구디너프의 발명을 더욱 개선하기 위한 소니에서의 연구는 배터리 설계와 제조 공정을 확장한 요시노 아키라가 이끌었다.[29] 구디너프는 경량 고에너지 밀도 충전식 리튬 배터리 개발에 결정적인 재료를 발견한 공로로 2001년 일본상을 받았으며,[30] 그는 위팅엄, 요시노와 함께 리튬 이온 배터리 연구로 2019년 노벨 화학상을 공동 수상했다.[29]

2. 4. 텍사스 대학교 오스틴 (1986-2023)

1986년부터 구디너프는 텍사스 대학교 오스틴의 콕렐 공과대학 기계 공학과 및 전기 공학과 교수로 재직했다.[31] 그는 재직 기간 동안 이온 전도성 고체 및 전기화학 장치에 대한 연구를 계속했으며, 전기 자동차 개발을 촉진하고 화석 연료에 대한 인간의 의존도를 줄이는 데 기여하고자 배터리용 향상된 재료 연구를 지속했다.[32] 아루무감 만티람과 구디너프는 폴리음이온 계열의 양극을 발견했다.[33][34][35] 그들은 폴리음이온(예: 황산염)을 포함하는 양극이 폴리음이온의 유도 효과로 인해 산화물보다 더 높은 전압을 생성한다는 것을 보여주었다. 폴리음이온 계열에는 전동 공구와 같은 소형 장치에 사용되는 리튬-철 인산염과 같은 재료가 포함된다.[36] 그의 연구팀은 또한 고체 산화물 연료 전지에 대한 다양한 유망한 전극 및 전해질 재료를 확인했다.[37] 그는 버지니아 H. 콕렐 공학 석좌 교수를 역임했다.[38]

구디너프는 2021년 98세의 나이에도 여전히 텍사스 대학교에서 근무하며[39] 배터리 기술의 또 다른 획기적인 발전을 찾기를 희망했다.[40][42]

2017년 2월 28일, 구디너프와 텍사스 대학교 연구팀은 학술지 ''에너지 및 환경 과학''에 비가연성, 긴 충전 주기를 가지며 부피 에너지 밀도가 높고 충전 및 방전 속도가 빠른 저비용의 전고체 배터리인 유리 배터리 시연에 대한 논문을 게재했다. 액체 전해질 대신, 이 배터리는 덴드라이트 형성이 없는 알칼리 금속 양극의 사용을 가능하게 하는 유리 전해질을 사용한다.[41][42][43] 그러나 이 논문은 배터리 연구 커뮤니티로부터 광범위한 회의론에 직면했으며, 후속 연구 이후에도 논란의 여지가 있다. 이 연구는 포괄적인 데이터 부족,[44] 얻은 데이터의 그릇된 해석,[44] 그리고 제안된 배터리 작동 메커니즘이 열역학 제1법칙을 위반할 것이라는 비판을 받았다.[45]

2020년 4월, 포르투갈 국립 에너지 및 지질 연구소(LNEG), 포르투 대학교, 텍사스 대학교를 대신하여 유리 배터리에 대한 특허가 출원되었다.[46]

2. 5. 사망

구디너프는 2022년 7월 25일에 100세(백수)가 되었다.[19] 2023년 6월 25일, 101번째 생일을 한 달 앞두고 텍사스 오스틴의 요양 시설에서 사망했다.[20][21][22][64]

3. 연구 업적

구디너프는 550편 이상의 논문, 85개의 도서 챕터 및 리뷰를 발표했으며, ''자성과 화학 결합''(1963년)[23] 과 ''전이 금속 산화물''(1973년)[37]을 포함한 총 5권의 책을 저술했다.

MIT 링컨 연구소에서 랜덤 액세스 자기 메모리 개발에 참여하면서 자성과 금속-절연체 전이 현상 연구를 통해 산화물 재료에서 협동 궤도 정렬, 즉 협동 야-텔러 효과의 개념을 개발했다.[25] 이후 일본의 가나모리 준지로와 함께 구디너프-카나모리 규칙을 개발하여 고온 초전도체의 핵심 특성인 초교환의 부호를 예측했다.[26][27][28]

1970년대 후반, 옥스퍼드 대학교 무기 화학 연구소 소장으로 자리를 옮긴 구디너프는 M. 스탠리 위팅엄의 연구를 바탕으로 1980년에 LixCoO2를 양극 재료로 사용하여 리튬 이온 배터리의 용량을 두 배로 늘리는 데 성공했다.[25] 이 발명은 영국 원자력 연구소를 통해 특허를 얻었으며, 소니에 라이선스되어 상용화되었다.

텍사스 대학교 오스틴 교수로 재직하면서 아루무감 만티람과 함께 폴리음이온 계열의 양극을 발견했다.[33][34][35] 폴리음이온(예: 황산염)을 포함하는 양극이 산화물보다 더 높은 전압을 생성한다는 것을 보여주었고, 이는 리튬-철 인산염과 같은 재료 개발로 이어졌다.[36] 또한, 고체 산화물 연료 전지에 대한 다양한 전극 및 전해질 재료를 확인했다.[37]

2017년에는 유리 배터리 시연에 대한 논문을 발표했지만, 이 논문은 배터리 연구 커뮤니티로부터 데이터 부족, 해석 오류, 열역학 제1법칙 위반 등의 비판을 받았다.[44][45]

3. 1. 구디너프-가나모리 규칙

구디너프는 학업을 마친 후 MIT 링컨 연구소에서 24년 동안 연구 과학자이자 팀 리더로 근무했다.[24] MIT에서 그는 랜덤 액세스 자기 메모리 개발을 담당하는 학제 간 팀의 일원이었다.[24] 그의 연구는 자성과 금속-절연체 전이 현상에 초점을 맞추어 진행되었다. 그는 RAM에 대한 연구를 통해 산화물 재료에서 협동 궤도 정렬, 즉 협동 야-텔러 효과의 개념을 개발했다.[25] 이후 그는 (카나모리 준지로)와 함께 재료 내 자성 초교환의 부호를 예측하기 위한 반경험적 규칙인 구디너프-카나모리 규칙을 개발했다. 초교환은 고온 초전도체의 핵심 특성이다.[26][27][28]

3. 2. 리튬 이온 배터리 개발



미국 정부가 구디너프의 연구 자금 지원을 중단하면서, 1970년대 후반과 1980년대 초반에 그는 미국을 떠나 옥스퍼드 대학교의 무기 화학 연구소 소장이 되었다.[25] 옥스퍼드에서 그의 주요 연구 중 하나는 상업용 리튬 이온 충전식 배터리 개발에 필수적인 것으로 인정받고 있다.[25] 구디너프는 M. 스탠리 위팅엄의 배터리 재료에 대한 이전 연구를 확장하여 1980년에 LixCoO2를 가볍고 에너지 밀도가 높은 양극 재료로 사용함으로써 리튬 이온 배터리의 용량을 두 배로 늘릴 수 있다는 것을 발견했다.

구디너프는 LiCoO2 및 LiNiO2 양극을 사용하여 배터리의 상업적 가능성을 보고 이 발명품에 대한 특허를 옥스퍼드 대학교에 요청했지만, 거절당했다. 학자로서의 월급으로는 특허 비용을 감당할 수 없었던 구디너프는 영국의 원자력 연구소인 하웰로 눈을 돌렸고, 그곳에서 그의 제안을 받아들였지만, 존 B. 구디너프와 미즈시마 코이치에게는 로열티를 전혀 지급하지 않는 조건이었다. 1990년, AERE는 구디너프의 특허를 소니 주식회사에 라이선스했고, 이후 다른 배터리 제조업체들이 뒤따랐다. AERE는 이 라이선스 계약으로 1000만파운드 이상을 벌어들인 것으로 추산된다.

구디너프의 발명을 더욱 개선하기 위한 소니에서의 연구는 요시노 아키라가 이끌었으며, 그는 배터리 설계와 제조 공정을 확장했다.[29] 구디너프는 경량 고에너지 밀도 충전식 리튬 배터리 개발에 결정적인 재료를 발견한 공로로 2001년 일본상을 받았으며,[30] 2019년에는 위팅엄, 요시노와 함께 리튬 이온 배터리 연구로 노벨 화학상을 공동 수상했다.[29]

3. 3. 기타 연구

1986년부터 구디너프는 텍사스 대학교 오스틴의 콕렐 공과대학 기계 공학과 및 전기 공학과 교수로 재직했다.[31] 그는 재직 기간 동안 이온 전도성 고체 및 전기화학 장치에 대한 연구를 계속했으며, 전기 자동차 개발을 촉진하고 화석 연료에 대한 인간의 의존도를 줄이는 데 기여하고자 배터리용 향상된 재료 연구를 지속했다.[32] 아루무감 만티람과 구디너프는 폴리음이온 계열의 양극을 발견했다.[33][34][35] 그들은 폴리음이온(예: 황산염)을 포함하는 양극이 폴리음이온의 유도 효과로 인해 산화물보다 더 높은 전압을 생성한다는 것을 보여주었다. 폴리음이온 계열에는 전동 공구와 같은 소형 장치에 사용되는 리튬-철 인산염과 같은 재료가 포함된다.[36] 그의 연구팀은 또한 고체 산화물 연료 전지에 대한 다양한 유망한 전극 및 전해질 재료를 확인했다.[37] 그는 버지니아 H. 콕렐 공학 석좌 교수를 역임했다.[38]

구디너프는 2021년 98세의 나이에도 여전히 텍사스 대학교에서 근무하며[39] 배터리 기술의 또 다른 획기적인 발전을 찾기를 희망했다.[40][42]

2017년 2월 28일, 구디너프와 텍사스 대학교 연구팀은 학술지 ''에너지 및 환경 과학''에 비가연성, 긴 충전 주기를 가지며 부피 에너지 밀도가 높고 충전 및 방전 속도가 빠른 저비용의 전고체 배터리인 유리 배터리 시연에 대한 논문을 게재했다. 액체 전해질 대신, 이 배터리는 덴드라이트 형성이 없는 알칼리 금속 양극의 사용을 가능하게 하는 유리 전해질을 사용한다.[41][42][43] 그러나 이 논문은 배터리 연구 커뮤니티로부터 광범위한 회의론에 직면했으며, 후속 연구 이후에도 논란의 여지가 있다. 이 연구는 포괄적인 데이터 부족,[44] 얻은 데이터의 그릇된 해석,[44] 그리고 제안된 배터리 작동 메커니즘이 열역학 제1법칙을 위반할 것이라는 비판을 받았다.[45]

2020년 4월, 포르투갈 국립 에너지 및 지질 연구소(LNEG), 포르투 대학교, 텍사스 대학교를 대신하여 유리 배터리에 대한 특허가 출원되었다.[46]

4. 수상 경력

구디너프, 미국 에너지부 장관 스티븐 추로부터 2009년 엔리코 페르미상을 수상


구디너프는 전자 부품용 재료 설계 및 물질의 특성, 구조 및 화학 간의 관계를 명확히 한 공로로 1976년 미국 공학 한림원 회원으로 선출되었다. 그는 또한 미국 과학 한림원, 프랑스 과학 아카데미, 스페인 왕립 과학 아카데미, 인도 국립 과학 아카데미의 회원이었다.[51] 2010년에는 왕립 학회의 외국 회원으로 선출되었다.[52] 영국 왕립 화학회는 그의 업적을 기려 존 B. 구디너프 상을 수여한다.[25] 전기화학회는 격년으로 전기화학회 존 B. 구디너프 상을 수여한다.[53]

연도수상 내역
1975년센테니얼 상
1989년폰 히펠 상
2001년일본 국제상[65]
2009년엔리코 페르미 상 (지크프리트 S. 헤커와 공동 수상)[54]
2011년미국 국가 과학상 (버락 오바마 미국 대통령이 수여)[55]
2012년IEEE 환경 안전 기술 메달
2014년찰스 스타크 드레이퍼 상[56]
2015년톰슨 로이터 인용 영예상
2017년웰치 화학상[57]
2017년C.K. 프라할라드 상[58]
2018년벤자민 프랭클린 메달
2019년코플리 메달[59]
2019년노벨 화학상 (M. 스탠리 휘팅엄, 요시노 아키라와 공동 수상)[60]
2021년워싱턴 상



구디너프는 노벨상을 받았을 때 97세로, 노벨상을 수상한 역대 최고령자이다.

5. 저서


  • Magnetism and the Chemical Bond|자성과 화학 결합영어, 존 B. 구디너프 저, Interscience-Wiley|인터사이언스-와일리영어, 뉴욕, 1963.
  • Les oxydes des métaux de transition|전이 금속 산화물프랑스어, 존 B. 구디너프 저, Gauthier-Villars|고티에-빌라프랑스어, 파리, 1973.
  • Structure & Bonding|구조와 결합영어 V. 98, 존 B. 구디너프 편집, 2001.

6. 논문

존 B. 구디너프는 과학 발전에 기여한 다양한 논문을 발표했다. 주요 논문은 다음과 같다.


  • 1955년, Phys. Rev.영어에 페로브스카이트형 망가나이트에서 공유 결합의 역할에 대한 이론을 발표했다.[1]
  • 1980년, Mater. Res. Bull.영어에 고에너지 밀도 배터리용 새로운 양극 재료인 LixCoO2영어에 대한 논문을 발표했다.[2]
  • 1985년, 전지화학 응용을 위한 이산화 망간 전극 심포지엄 회보에 배터리 양극으로서의 망간 산화물에 대한 논문을 발표했다.[3]
  • 1990년, 아르곤 국립 연구소와 텍사스 대학교 오스틴에서 층상 쿠프레이트의 과잉 산소 결함에 대한 연구를 수행했다.[4]
  • 1997년, 아르곤 국립 연구소와 텍사스 대학교 오스틴에서 La1.2Sr1.8Mn2O7영어에서 Mn-O 결합 압축률의 부호 반전에 대한 연구를 수행했다.[5]
  • 1997년, J. Electrochem. Soc.영어에 재충전 가능한 리튬 배터리용 양극 재료로서의 인산-올리빈에 대한 논문을 발표했다.[6]
  • 2004년, Rep. Prog. Phys.영어에 페로브스카이트의 전자 및 이온 수송 특성 및 기타 물리적 측면에 대한 논문을 발표했다.[7]
  • 2007년, 미국 에너지부에서 전기 에너지 저장에 대한 기본적인 연구 요구 사항에 대한 보고서를 작성했다.[8]


그는 이 외에도 '자기학과 화학 결합'(1963), '전이 금속의 산화물'(1973), '비사면체 결합 이원 화합물의 물리학 3'(1984), '양이온 정렬과 전자 이동'(1985), '페로브스카이트 산화물의 국소 전자에서 순환 전자 전이'(2001), '고체 산화물 연료 전지 기술: 원리, 성능 및 작동'(2009), '은혜에 대한 증언'(2008) 등 다양한 주제에 대한 저서를 출판했다.

참조

[1] 논문 Lithium insertion into manganese spinels https://www.academia[...]
[2] 웹사이트 John B. Goodenough Nobel Lecture https://www.nobelpri[...]
[3] 웹사이트 Welcome to the Walker Department of Mechanical Engineering https://www.me.utexa[...]
[4] 웹사이트 John B. Goodenough https://history.aip.[...]
[5] 서적 Myth for Moderns: Erwin Ramsdell Goodenough and Religious Studies in America, 1938–1955 https://books.google[...] Scarecrow Press
[6] 웹사이트 Collection: Erwin Ramsdell Goodenough papers {{!}} Archives at Yale https://archives.yal[...] 2024-02-23
[7] 웹사이트 Ward H. Goodenough papers https://www.penn.mus[...] 2024-02-23
[8] 웹사이트 His Current Quest https://mag.uchicago[...] 2016-07-01
[9] 웹사이트 The Nobel Prize in Chemistry 2019 https://www.nobelpri[...] 2024-02-23
[10] 뉴스 The man who brought us the lithium-ion battery at the age of 57 has an idea for a new one at 92 http://qz.com/338767[...] Atlantic Media Company 2015-02-05
[11] 문서 The Powerhouse: America, China, and the Great Battery War S. Levine
[12] 논문 Battery Genius https://groton.mysch[...] 2019-09-01
[13] 웹사이트 Winners of this year's Nobel prizes follow Jesus – Eternity News https://www.eternity[...] 2021-05-08
[14] 서적 Witness to Grace https://books.google[...] PublishAmerica
[15] 웹사이트 Nobel laureate John Goodenough '44 inspires next generation of scientists https://news.yale.ed[...] 2024-02-23
[16] 간행물 A theory of the deviation from close packing in hexagonal metal crystals https://www.proquest[...] The University of Chicago 1952
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