"전고체전지 밀도 낮을수록 전도도 높다"는 통념 깨졌다 작성일 01-25 57 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">KIST, AI 기반 원자 시뮬레이션으로 규명…1.8 g/cm³서 전도도 최대인 이유도 밝혀</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="yDftFje4aB"> <p contents-hash="26e91f24aa9a3fd91868653611ab1395f0f239df6f17c5e0a79cb0618b9bb0a5" dmcf-pid="WfWkEbFYAq" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)국내 연구진이 차세대 배터리 기술로 주목받는 전고체전지에서 "밀도가 낮을수록 전도도가 높다"는 통념을 AI(인공지능)를 활용해 뒤집었다.</p> <p contents-hash="47ea83926a302993e0ed9f661af81d6a0c3fa5358f4270c88bc41c42dbb41380" dmcf-pid="Y4YEDK3Gaz" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KIST)은 계산과학연구센터 이병주 박사 연구팀이 AI 기반 원자 시뮬레이션 기계학습을 통해 비정질 고체전해질에서 리튬 이온 이동을 좌우하는 핵심 요인을 규명했다고 25일 밝혔다.</p> <p contents-hash="68584e4475d69a06ee778d3b999418d1009c950105f7e1cae59129baead37d33" dmcf-pid="G8GDw90Hc7" dmcf-ptype="general">연구팀은 리튬 이온 이동을 ‘짧은 거리에서의 이동’과 ‘전체 경로의 연결성’으로 나누어 분석하고, 전체 성능은 경로 연결성보다 이온이 한 자리에서 다음 자리로 이동하는 난이도에 더 크게 좌우된다는 사실을 확인했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="543760231885ae2cb5b22590a00e47b1cdf8688d1c8e32ba71c6a4e0a7389dac" dmcf-pid="H6Hwr2pXcu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="AI기반 원자 시뮬레이션 활용 연구 모식도(위)와 비정질 고체전해질 분석 모식도(아래). KIST 연구팀은 이를 통해 리튬 이동에 관한 새로운 프레임워크를 제시했다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/ZDNetKorea/20260125120236756pscr.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="Qq82VlEokK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/ZDNetKorea/20260125120236756pscr.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> AI기반 원자 시뮬레이션 활용 연구 모식도(위)와 비정질 고체전해질 분석 모식도(아래). KIST 연구팀은 이를 통해 리튬 이동에 관한 새로운 프레임워크를 제시했다. </figcaption> </figure> <p contents-hash="d9eb5f190edda23d404170bf04c96ce28c58363860bb97a411aeda92962bb547" dmcf-pid="XPXrmVUZoU" dmcf-ptype="general">실제 리튬 이온 전도 성능은 조건에 따라 최대 5배 이상 차이를 보인 반면, 경로 연결성 영향은 약 2배 수준에 그쳤다.</p> <p contents-hash="48d5ff56ea5b56684162fd846d78b106dce94142da2fc4fa00e96ba00e408107" dmcf-pid="ZQZmsfu5op" dmcf-ptype="general">계산과학연구센터 이병주 선임연구원(교신저자)은 이에 대해 "이는 비정질 구조로 인해 설명이 어려웠던 성능 편차를 정량적으로 해석할 수 있는 기준을 제시했다는 의미가 있다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="dee42b3177f4fa958c3585aa3975cd6ae6b9581225fc65223fddeb035dff353b" dmcf-pid="5x5sO471j0" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 리튬 이온 이동성을 높이는 구체적인 구조 조건도 밝혀냈다. 리튬 이온 주변을 네 개의 황 원자가 둘러싼 구조 비율이 높을수록 이온 이동이 빨라진다는 것. 내부 빈 공간(공극,pore) 크기가 적정 범위에 있을 때 가장 우수한 성능을 나타냈다. 지나치게 큰 빈 공간(voids)은 리튬이온이 안정적으로 존재할 수 없어 오히려 이온 이동을 방해하고 성능을 저하시키는 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="ef6a73a5b96bcc69abc28e2347adb8a8d97f10a1097af0cb9225e6b6e013c48f" dmcf-pid="1M1OI8ztc3" dmcf-ptype="general">이병주 선임은 "지나친 자유공간(free volume)은 역효과를 일으킬 수 있다는 사실을 정량적으로 보여준 것"이라며 "이를 통해 ‘밀도가 낮을수록 전도도가 높다’는 기존 통념을 뒤집는 결과를 제시한 것"이라고 말했다.</p> <p contents-hash="2bdc1d045be8cf66b06675a826ffb9a0e0ed6ca77989ec9154cbdc3decf03e02" dmcf-pid="tRtIC6qFgF" dmcf-ptype="general">연구팀은 또 전고체전지 업계에서 오랫동안 경험적으로만 알려져 있던 리튬 삼 인산 사황화물(Li₃PS₄) 근처 조성과 약 1.8g/cm³ 밀도에서 전도도가 최대가 되는 현상도 근본적 기원을 규명했다.</p> <p contents-hash="27c14bb3d47730fff391164b2cd146e5b45f835119c5cfc758511e7d070ddce8" dmcf-pid="FeFChPB3Nt" dmcf-ptype="general">최적의 전도도는 ▲Li–S₄ 국소 환경(리튬 이온 하나가 네 개의 황 원자와 결합·상호작용하며 안정적으로 자리 잡고 있는 미시적인 주변 구조)이 가장 안정적으로 형성되는 조성과 ▲공극이 충분히 확보되면서도 빈공간이 발생하지 않는 임계 밀도가 동시에 충족될 때 나타났다.</p> <p contents-hash="de65dbd461b003c9f41759f56daa362e3f6adecdf6786b4c80485afdae76ce8b" dmcf-pid="3d3hlQb0k1" dmcf-ptype="general">이병주 선임은 "전고체전지용 고체전해질 설계와 제조 공정에 바로 적용할 수 있다"며 "추가적인 소재 변경 없이 이온 전도 성능을 개선할 수 있어, 산업 현장에서 활용도가 높을 것"으로 내다봤다.</p> <p contents-hash="05bd648dd35f943ed7e6d6abaf0777944a5964987af85efab63ab3e53ad16789" dmcf-pid="0J0lSxKpo5" dmcf-ptype="general">이 선임은 "이 연구결과를 다양한 고체전해질 소재 개발로 확장할 수 있다"며 "고성능 후보 물질을 사전에 선별, 성능 예측과 소재개발 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있어 전기차와 에너지 저장장치 등 안전성과 에너지 밀도가 중요한 분야에서 전고체전지 상용화를 앞당길 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="3473b042dc51a56db85aa50c303ac1ae340a71676c356cf149a31c00f84d5d5a" dmcf-pid="pipSvM9UjZ" dmcf-ptype="general">연구는 과학기술정보통신부/KIST 주요사업인 소재글로벌영커넥트사업의 일환으로 수행됐다. 논문 제1저자는 KIST 계산과학연구센터 김치훈 학생연구원이다. </p> <p contents-hash="4e37ca020f3ad3a76a811302bdf65314bebaa069aaf0e9a87d8eea23ae0361ef" dmcf-pid="Ux5sO471NX" dmcf-ptype="general">연구결과는 에너지 재료 분야 국제 학술지(Advanced Energy Materials. IF 26.0, JCR 분야 2.5%) 최신 호에 게재됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="91edaf47579896286530b26af5ec276d9e6c7ba4b2f21eb112f64a349eeb022f" dmcf-pid="uM1OI8ztgH" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="KIST 이병주 박사(왼쪽)와 김치훈 학생연구원.(사진=KIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/ZDNetKorea/20260125120238009iwco.jpg" data-org-width="500" dmcf-mid="xXkxMHCEab" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/25/ZDNetKorea/20260125120238009iwco.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> KIST 이병주 박사(왼쪽)와 김치훈 학생연구원.(사진=KIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="2b9c9b37c0e50fe13cb3401009f8f3655027549f67ed7475114a1a46575d1086" dmcf-pid="7RtIC6qFNG" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 텍사스식 자율 vs 사천식 관료…문화 충돌에 튕겨 나간 인재들[실패한 도킹②] 01-25 다음 KIST, AI로 '전고체전지' 전해질 소재 핵심 조건 찾아 01-25 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
