이 연구는 고분자 표면에 금속산화물을 코팅한 복합구조에서 탄화 시 발생하는 압축응력과 계면 부착력을 정밀하게 제어하여, 다양한 형태의 나노기공 구조를 갖는 탄소재료를 합성하는 새로운 원리를 제안하고, 이를 활용하여 리튬-황 전지와 같은 차세대 에너지 저장장치에 적용 가능한 고성능 전극 소재를 개발하는 데 그 목적이 있다. 연구진은 고분자 파이버 웹과 3D 포토레지스트 패턴을 전기방사 및 광간섭 리소그래피 등으로 형성하고, 이를 기상증착 공정을 통해 균일한 금속산화물로 코팅한 후, 탄화 반응을 유도하여 응력-부착력 평형에 따라 형성되는 독특한 다공성 탄소구조를 제작하였다. 다양한 계면 개질 기법(자기조립 단분자, 그래프팅 고분자 등)을 통해 금속산화물과의 친화력을 조절하고, 탄소전환율 및 구조적 안정성을 극대화하였다. 이후, 이 탄소구조의 전기화학적 특성을 순환전압전류법, 임피던스 분석 등으로 평가하고, 전기화학 활성 부위를 극대화하기 위해 금속산화물 나노입자와의 복합화를 통해 산화환원 반응성을 향상시켰다. 제작된 연결형 탄소구조는 기존의 입자 기반 필름과 비교해 전자 이동성과 기공 내 활물질 분산 측면에서 뛰어난 성능을 나타냈으며, 리튬-황 전지 양극재로 적용한 결과 10C 조건에서도 500 mAh/g의 고속 충방전 성능을 확보하였다. 또한 다양한 나노기공 구조의 담지 특성, 황-전환 반응 메커니즘은 실험 분석과 함께 DFT 계산을 통해 정밀하게 해석되었다. 본 연구는 새로운 기공 형성 원리를 바탕으로 고성능 탄소소재의 구조적·전기화학적 최적화를 달성했으며, 향후 고속 충전이 가능한 차세대 리튬전지 시장에서 상업화를 위한 양산 기술 확보와 함께 전지 소재 분야의 기술 선도에 크게 기여할 것으로 기대된다.