화재 걱정 없는 ‘꿈의 배터리’…‘판박이 스티커’ 기술로 앞당긴다 작성일 04-27 23 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="QQ1i2gpXg0"> <p contents-hash="bb8773f3c5a20be512251b4ed38a6bd0a45925e3b55ca275cc0d592d7a6c74a7" dmcf-pid="xxtnVaUZg3" dmcf-ptype="general">우리가 쓰는 스마트폰이나 전기차 배터리는 대부분 액체 전해질을 사용하는 리튬이온전지이다.</p> <div contents-hash="f6ca3305f49e22c1b2bce9a14b3567de271e52ddbe63af9d54b11657e753b3f9" dmcf-pid="yyo5I3AiaF" dmcf-ptype="general"> 그런데 이 액체는 열에 약해서 종종 화재 사고의 원인이 되기도 한다. 그래서 과학자들은 액체를 고체로 바꾼 ‘전고체전지’를 개발하고 있다. 불도 안 나고 에너지 밀도도 높아서 ‘꿈의 배터리’라고 불린다. <br> </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4fcc6c4945938062adf1b569fba7f6b0806a9b0db9468e4b2a556be575d28a31" dmcf-pid="WWg1C0cnat" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 연구 개발자인 남기훈 선임, 하윤철 책임, 김영오 선임, 임소정 학생연구원. KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/27/segye/20260427095134066wkxt.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="P38CavMVAp" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/27/segye/20260427095134066wkxt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 연구 개발자인 남기훈 선임, 하윤철 책임, 김영오 선임, 임소정 학생연구원. KERI 제공 </figcaption> </figure> <div contents-hash="6a536ba41607464d63db71a5f5cc649ab978c824a91357798adee295271cd195" dmcf-pid="YYathpkLN1" dmcf-ptype="general"> 하지만 상용화까지는 큰 벽이 하나 있었는데, 이번에 한국전기연구원(KERI)이 그 벽을 허물 수 있는 획기적인 기술을 개발하는 데 성공해 학계에 관심이 모아지고 있다. </div> <p contents-hash="fca604e9bea13b5c240ee2165cf1ea79f0c6aff139232ff150fcc96e50fe728c" dmcf-pid="GGNFlUEoa5" dmcf-ptype="general">27일 KERI에 따르면 전고체전지의 성능을 극대화하려면 음극 소재로 ‘리튬 금속’을 써야 한다.</p> <p contents-hash="f80b325316051ae5bcc23cf2b66b9e0a0cbb06d95edb256477b8ce958a2416f1" dmcf-pid="HHj3SuDgAZ" dmcf-ptype="general">기존 흑연 음극보다 용량이 10배나 커서 배터리를 작게 만들면서도 힘은 세게 만들 수 있기 때문이다.</p> <p contents-hash="f5c9dbc6131e0e7657be14ecef9a235cce41e8ae3e30e6fd4aacf5199fd53d7c" dmcf-pid="XXA0v7waoX" dmcf-ptype="general">문제는 이 리튬 금속과 고체 전해질이 서로 잘 붙지 않는다는 점이다. 고체와 고체가 만나는 지점(계면)에서 접촉이 완벽하지 않으니 이온이 제대로 이동하지 못하고 저항이 생긴다.</p> <p contents-hash="da3c6854b59061318fd2ca90536a99cf7f1b1591cbff1c82509cef89480f4561" dmcf-pid="ZZcpTzrNaH" dmcf-ptype="general">게다가 충·방전을 반복하면 리튬이 나뭇가지 모양(수지상)으로 자라나 배터리 수명을 갉아먹는 고질적인 문제도 있다.</p> <p contents-hash="f7d47b042d8cafc5b36f72e10da00be4f594a1e4659b951ed6af64083dcb624e" dmcf-pid="55kUyqmjNG" dmcf-ptype="general">남기훈 박사팀이 내놓은 해결책은 의외로 간단하면서도 명쾌하다.</p> <p contents-hash="c057e4c7edcdd643ff80a01dbf61cf26e7ef4ee0b48115b6ff0038bde5880b7c" dmcf-pid="11EuWBsAkY" dmcf-ptype="general">바로 리튬을 잘 끌어당기는 ‘나노 주석 분말’을 활용해 아주 얇은 중간층을 만든 것이다.</p> <p contents-hash="bc53354ba46a058a23cf437ac15a87b8569648d184478154738ed6b02b7659c1" dmcf-pid="ttD7YbOccW" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 중간층을 마치 ‘판박이 스티커’처럼 찍어내는 ‘전사(Transfer Printing) 공정’을 개발했다.</p> <p contents-hash="5a4018f758533739bf9ca743b77d870ce6e725a1c5030ea28ac4551dc93ac13c" dmcf-pid="FKT6UMHlAy" dmcf-ptype="general">별도의 기판 위에 주석 층을 만든 뒤 리튬 금속 표면에 찰떡처럼 옮겨 붙이는 방식이다.</p> <p contents-hash="61e5c38e093b343e814228a8f74171cea8234a891b593eca30b6dff316c211cc" dmcf-pid="39yPuRXSaT" dmcf-ptype="general">이렇게 만들어진 주석 층은 리튬 이온이 빠르게 달릴 수 있는 ‘고속도로’ 역할을 하면서 계면 저항을 획기적으로 낮춰준다.</p> <p contents-hash="c7393612937f3839828462ffa933413081be5e75ce63dcc3b8ddd062059ae42c" dmcf-pid="02WQ7eZvcv" dmcf-ptype="general">그동안 전고체전지를 돌리려면 고체끼리 억지로 붙여놓기 위해 엄청나게 무거운 가압 장치가 필요했다.</p> <p contents-hash="04c93b4193850f6eab36d8281723e59d8baa2b0fcad7bd250b7ecfb43057234c" dmcf-pid="pVYxzd5TAS" dmcf-ptype="general">전기차에 배터리를 실으려는데 배터리보다 그걸 누르는 장치가 더 무거운, ‘배보다 배꼽이 더 큰’ 상황이었던 것이다.</p> <p contents-hash="5889d32e9485381aba6ca4beb703f4c8a364ce91dbab7bb7aaa2c508b52b4951" dmcf-pid="UfGMqJ1ycl" dmcf-ptype="general">하지만 KERI의 신기술을 적용하면 기존 압력의 10분의 1 수준인 낮은 압력(2MPa)에서도 배터리가 아주 잘 돌아간다.</p> <p contents-hash="08424270a2f7f37a0665f961d79247298fdac9de3547603c9f27fb36e8f17baf" dmcf-pid="u4HRBitWjh" dmcf-ptype="general">실제로 대면적 파우치 셀에 적용해 시험해 본 결과, 500번 넘게 충·방전을 해도 용량의 81% 이상을 유지할 만큼 안정적인 것으로 조사됐다.</p> <p contents-hash="81520becd2e7bf999271a450d6156802620af5b10b2b3731c4aac961132358ee" dmcf-pid="78XebnFYAC" dmcf-ptype="general">에너지 밀도 또한 현재 쓰이는 배터리 수준을 훌쩍 뛰어넘는 351Wh/kg을 기록했다.</p> <p contents-hash="5471cb4e9c83ec3729af8858aa8bc3fada5058b12a42d9ab4df89160232bf549" dmcf-pid="z6ZdKL3GgI" dmcf-ptype="general">이 기술이 상용화되면 우리 일상에는 어떤 변화가 생길까?</p> <p contents-hash="0ff2c3684de390e76dbb613cc81eda181f38543f4d2502c5ff7775f344063208" dmcf-pid="qP5J9o0HoO" dmcf-ptype="general">우선 가장 큰 변화는 전기차이다. 한 번 충전으로 서울에서 부산을 왕복하고도 남을 만큼 주행거리가 길어지고, 충전 속도는 훨씬 빨라질 수 있다.</p> <p contents-hash="c7c8ded0a8ea44cd7722e7e004011e5d5d4e80d40dddf82fbbd6939d027b4d43" dmcf-pid="BQ1i2gpXAs" dmcf-ptype="general">무엇보다 ‘불나지 않는 배터리’라는 신뢰를 통해 지하 주차장 화재 걱정에서도 해방될 수 있다.</p> <p contents-hash="096225429334b57b55666f689e6551426b23173d4bcccfd32d82045d7a07eef6" dmcf-pid="bxtnVaUZam" dmcf-ptype="general">나아가 이 고성능 배터리는 전기차를 넘어 하늘을 나는 택시나 휴머노이드 로봇, 에너지저장장치(ESS) 등 미래 산업 전반의 핵심 동력이 될 전망이다.</p> <p contents-hash="b6be724a75acff958bb245b273ac4fe18d4148e1f364c218043f67e57d61345f" dmcf-pid="KMFLfNu5Ar" dmcf-ptype="general">남기훈 박사는 “실제 제조 공정에 적용할 수 있도록 기술을 더욱 고도화하겠다”고 말했다.</p> <p contents-hash="4be42e77e37e940035cb8c7c253a478c8b8ec3f4134bc480fed98e1fba2f1b15" dmcf-pid="9R3o4j71Aw" dmcf-ptype="general">하윤철 KERI 박사는 “이번 연구는 국내 기술 자립과 초격차 확보를 위한 우수 성과로, 향후 국가 전략기술 경쟁력 강화에 크게 기여할 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="b90783e678e1e9e2fbc4386a6ec974fa0a518072eda17a345003c49b4a881833" dmcf-pid="2e0g8AztoD" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 그 우수성을 인정받아 에너지‧재료 분야 세계 상위 2.7%에 해당하는 최고 권위 국제 학술지 ‘Advanced Energy Materials’의 표지 논문으로 선정됐다.</p> <p contents-hash="3c4c76c51b5991ba7ef3d620018b756e23cd0f5acba1a7aa09f4eb2fd08d1ea9" dmcf-pid="Vdpa6cqFaE" dmcf-ptype="general">창원=강승우 기자 ksw@segye.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 세계일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 키비츠, AOMG 소속인데 박재범 프로듀싱이라니…역시 기대주 04-27 다음 우수조달제도, “기술기업 성장은 돕고 시장 공정성은 높인다” 04-27 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
