[파이낸셜뉴스] 나인테크가 전고체 배터리 상용화를 위한 고체전해질 및 적층장비 개발에 나서고 있다. 이를 통해 차세대 2차전지로 불리는 전고체 전지의 상용화에 기여할 것으로 평가받는다. 20일 나인테크에 따르면 이 회사는 '5단·50㎠ 바이폴라셀 제작을 위한 고체전해질 및 적층장비 개발'을 연구개발(R&D)하고 있다. 나인테크 관계자는 "현재 사전평가를 진행하고 있고, 전극과 고체전해질의 재료 특징을 파악해 적층장비 콘셉트를 도출하고 장비 설계를 진행하고 있다"고 말했다. 이 관계자는 이어 "올해 2·4분기까지 시제품 제작을 목표로 개발 활동을 진행하고 있다"고 덧붙였다. 나인테크는 이번 연구과제 개발을 통해 바이폴라 전고체 전지 적층공정 설계 및 적층설비를 제작할 예정이다. 이를 통해 현재까지 개발 및 연구가 제대로 이뤄지지 못한 전고체 전지 상용화 조립 공정 기술에 대한 세부적인 설계가 가능할 것으로 전망된다. 투자업계 관계자는 "성공적인 적층공정 확립 시 상용화가 가능한 전고체 전지 소재의 종류 및 규격을 선정할 수 있다"며 "전고체 전지의 양산화 가능성을 직접적으로 판단 가능해 고체전해질 제조 등의 세부 설계 및 규격화가 가능하겠다"고 전망했다. 이어 "바이폴라 전고체전지 공정 장비 기술은 차세대 2차전지 시스템인 전고체 전지 상용화에 직접 활용이 가능하고, 해당 기술은 현재 에너지저장시스템의 표준인 리튬이온 전지 기술을 향후 대체할 것"이라고 전망했다. 특히 이번 연구과제는 전고체 전지 상용화 조립 공정 기술과 연관성이 높아 투자자 이목이 집중된다. 회사 관계자는 "리튬이온이 이동하는 액체전해질을 고체로 만든 2차전지를 전고체 전지라고 한다"며 "리튬이온 2차전지와 마찬가지로 에너지 용량 확보를 위한 적층공정은 반드시 필요한 필수 공정이다"라고 설명했다. 아울러 그는 "기존 리튬이온 2차전지 대비 높은 적층정밀도와 균일한 압력분산기술 등의 확보가 필요하다"고 강조했다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 정승준 박사팀이 3D 프린팅을 활용해 가벼우면서 다양한 형태의 초소형 리튬이온전지 제작 기술을 개발했다. 실제 이 기술로 동전보다 얇은 두께에 가로세로 1㎝ 크기의 전지를 만들었다. 연구진은 집전체부터 패키징까지 전지에 들어가는 모든 소재를 3D 프린팅해 제작했다. 정승준 박사는 "이번에 개발한 리튬이온전지는 기존의 배터리가 적용되기 어려운 3D 형상의 자유형상 기기, 의료 삽입형 기기, 소형 로봇 분야 부분에 에너지 공급원으로 사용될 것"이라고 전망했다. 기술이 급속도로 발전됨에 따라 개인화된 작은 기기에도 전원 공급이 가능한 자유형상 초소형 리튬이온전지가 주목받고 있다. 현재 휴대기기, 전기차 등에는 원형 또는 사각형 등 매우 정형화된 디자인의 리튬이온전지가 사용되고 있다. 기존의 리튬이온전지는 금속 집전체를 사용하여 매우 무겁고, 가연성이 있는 액체 전해질을 사용하는 등의 한계가 있다. 이를 넘어 사용자 맞춤형 초소형 기기 설계할때 공간을 효율적으로 사용하기 위해서는 전지의 모양을 자유롭게 제작할 수 있는 기술이 필요하다. 3D 프린팅으로 전지를 만들기 위해서는 고해상도로 안정적인 패턴 형성이 가능한 배터리 소재 잉크 개발이 필수다. 하지만 기존 액체 전해질이나 반고체 겔 전해질로는 잉크의 변형과 움직임 제어가 어려워 고해상도 패턴을 만들어내지 못했다. 연구진은 이를 극복하기 위해 두 개의 고분자 비율을 조절해 밀리미터(mm) 이하의 고해상도 패턴 형성과 높은 이온전도도를 동시에 만족하는 반고체 겔 전해질을 개발했다. 또 무거운 금속 집전체를 가볍고, 전기 전도성이 높은 금속 나노 입자 잉크와 고분자 잉크를 활용해 새로운 집전체로 만들었다. 이를 통해 전지에 들어가는 모든 소재를 3D 프린팅으로 만들었다. 기존 전지로는 적용할 수 없었던 공간에도 형태의 제약 없이 기기에 넣어 전원을 공급할 수 있게 된 것이다. 실제로 연구진이 만든 가로세로 1㎝ 크기의 얇은 리튬이온전지는 용량이 수 mAh에 달해 사물인터넷(IoT)이나 센서, 의료삽입형 기기 등에 사용할 수 있다. 한편, 정승준 박사팀은 서울대 화학부 임종우 교수와 함께 개발한 '자유형상 초소형 리튬이온전지 3D 프린팅 기술'을 국제학술지 '에너지 스토리지 머티리얼스(Energy Storage Materials)'에 발표했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 코스닥 나노기술 전문기업 석경에이티가 붕화물계인 ‘Boracite’ 결정구조를 갖는 새로운 리튬 이온 전도체 개발에 성공했다. 9일 금융투자업계에 따르면 석경에이티는 기존 리튬(Li) 이온 전도체 황화물계인 ‘Argyrodite’ 결정구조에 비해 전도성, 안전성, 경제성 등을 앞세워 해당 소재의 양산 준비에 본격적으로 나설 계획이다. 회사는 앞서 글로벌 화학 기업 및 국내외 이차전지 기업 등의 수요를 파악, 분석하고 새로운 전고체전지용 전해질 첨가물에 대한 연구를 꾸준히 진행해왔다. 석경에이티가 자체 기반 기술인 졸-겔(Sol-Gel) 기술을 응용해 개발한 ‘Boracite’ 결정구조는 기존 ‘황화물계 전해질’의 단점이었던 원료 취급 및 합성 과정에서 발생할 수 있는 황화수소 등 유해 화합물의 발생을 원천적으로 차단할 수 있다. 또 황화물계 원료 취급을 위한 특수 설비 장치 및 작업 공간 없이도 리튬 이온 전도도가 높은 전해질 합성을 할 수 있다는 강점이 있다. 회사에 따르면 황화물계 전해질 합성 시 공기중의 수분으로 발생되는 황화수소 등의 위험 요소를 해결하기 위한 대규모 설비 투자 이슈를 제거할 수 있고, 전해질 원료의 취급 용이성 및 공정 비용 절감, 저가 원료인 붕산염을 사용해 가격경쟁력도 가질 수 있을 전망이다. 특히 높은 리튬 이온 전도도를 나타내는 새로운 전해질 소재 시대를 전개할 기틀을 마련했다는 데 큰 의의를 두고 있다. 임형섭 석경에이티 대표는 “새롭게 개발한 Boracite 계열 전해질의 우수한 리튬 이온 전도 특성을 더 잘 끌어내기 위한 첨가제 등의 연구에 박차를 가하는 중”이라며 “20여년에 걸쳐 기반 기술로 발전시켜온 졸-겔(Sol-Gel) 기술을 활용해 고체전해질 시대를 앞당기는 역할을 해 나갈 것”이라고 포부를 밝혔다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원은 고용량의 리튬이온전지용 실리콘·그래핀 복합 음극재 대량 제조기술을 11억원에 ㈜HNS로 기술이전했다고 30일 밝혔다. 전기연구원 연구진은 이번 기술이전을 통한 상용화로 월간 톤(t) 단위 이상의 실리콘·그래핀 복합체 분말을 제조할 수 있을 것으로 보고 있다. 에너지 밀도로 환산하면 스마트폰용 배터리 약 3만6000대 분량 및 600㎿h 용량의 전기차용 배터리를 생산할 수 있는 규모다. 이건웅 박사는 "실리콘·그래핀 복합 음극재 기술은 친환경 전기차, 에너지저장시스템(ESS), 방위산업, 우주·항공 등 다양한 분야에서 활용되는 고용량 리튬이온전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있을 것"이라고 말했다. 또한 "특히 전기차에 적용할 경우 배터리의 성능을 높여 주행거리를 약 20% 이상 늘릴 수 있을 것으로 기대한다"라고 밝혔다. 시장조사 기업 SNE 리서치에 따르면 전 세계 리튬이차전지용 음극 활물질 수요량은 2025년까지 136만톤으로 연평균 39% 성장할 전망이다. 그중 실리콘 음극재는 11%를 점유해 연평균 70% 이상 급격히 성장할 것으로 보고 있다. 또한, 리튬이차전지 음극재 세계시장 규모는 연평균 30%의 성장률을 기록하며 2023년에는 5400만 달러까지 성장할 것으로 예상된다. 향후 전기연구원은 리튬이차전지용 음극재 분야에서의 기술우위 확보를 위해 세계최고 수준의 고품질 실리콘·그래핀 복합 음극재 소재 연구 역량을 확보하고, 개발 소재에 대한 생산 공정화 및 양산화 기술을 확보해 사업화 및 상용화까지 지원한다는 계획이다. 이 기술은 전기연구원 전기재료연구본부 소속의 나노융합연구센터 이건웅·정승열 박사팀과 차세대전지연구센터 김익준·양선혜 박사팀이 공동으로 개발했다. 리튬이온전지의 음극 소재인 실리콘 단점을 보완하면서, 저렴한 가격으로 국내 중소·중견 업체들도 쉽게 접근 가능한 복합 음극재 제조기술이다. 전기연구원 연구진이 주목한 소재는 '그래핀'이었다. 그래핀은 2차원 탄소나노소재로서 전도성이 매우 우수하고, 전기 화학적으로도 안정해 실리콘을 전해질로부터 효과적으로 보호할 수 있다. 또한 그래핀 코팅층은 우수한 기계적 강도를 지닌 그물망 구조이기 때문에 실리콘의 부피 팽창에 따른 성능 감소를 억제 할 수 있다. 이 원리를 기반으로 연구진은 실리콘과 그래핀의 복합화를 통해 이상적인 리튬이온전지용 고용량 음극재 제조기술을 개발했다. 10년 이상 그래핀 연구에 매진해 온 연구진은 높은 결정성과 전기 전도성을 가지는 '산화·환원 그래핀'을 제조할 수 있는 기술을 개발했다. 또한 이를 효과적으로 분산해 다른 물질과 쉽게 결합할 수 있는 고농도 페이스트 형태의 '그래핀 수계 분산 기술'까지 개발했다. 한 단계 더 나아가 기존 리튬이차전지용 활물질 제조공정과 접목시켜 상용화까지 이어질 수 있는 대량제조 공정기술도 확보했다. 이를 통해 기존 리튬이차전지 음극에 들어갔던 실리콘의 양을 기존 5% 이내 수준에서 20%까지 증가시켜 고용량·고품질의 음극을 안정적으로 제조할 수 있는 결과를 얻었다. 무엇보다 이번 기술의 최대 강점은 중소·중견 기업들도 쉽게 접근할 수 있을 정도의 뛰어난 가격경쟁력이다. 기존 고가의 나노 실리콘 대비 값싼 마이크론(μm) 크기의 실리콘을 활용했다. 여기에 오랜 연구 노하우가 집적된 전기연구원만의 고결정성 그래핀 분산기술을 적용해 코어-쉘 구조(코어인 실리콘을 그래핀이 껍데기처럼 감싸는 구조)의 복합 음극재를 대량으로 제조할 수 있는 기술 개발에 성공했다. 이후 연구진은 실리콘·그래핀 복합 음극재를 기반으로 한 시작품인 '파우치형 풀 셀'을 제작하고, 전기화학적 특성 검사까지 마무리했으며, 기술에 대한 국내·외 원천특허 등록까지 완료했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 리튬이온 전지의 용량을 3배 이상 키울 수 있는 기술을 개발했다. 광주과학기술원(GIST)은 신소재공학부 엄광섭 교수팀이 리튬이온 전지에 들어가는 음극을 흑연 대신 리튬금속을 사용해 최대 5배까지 가벼운 음극을 만들었다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 기본과제 및 현대자동차 NGV 과제의 지원을 받아 진행됐다. 연구진은 미세한 구멍이 뚫린 다공성 구리금속에 리튬 나노입자를 넣어 음극을 만들었다. 이를 적용한 리튬이온 전지를 테스트한 결과 1g당 1043㎃h, 1㎤당 1250㎃h의 전기를 저장할 수 있었다. 이는 음극을 실리콘(1001㎃h/g)으로 만든 전지나 흑연(293㎃h/g)으로 만든 전지보다도 성능이 우수했다. 또한 연구진은 구리금속 자체가 전기를 잘 전달해 별도 집전체 없이도 전지를 만들 수 있다고 설명했다. 이렇게 되면 무게와 부피가 3분의 1까지 줄어들게 된다. 엄광섭 교수는 "이번 연구 성과는 리튬 금속을 음극의 기초적인 전극 설계 방법 및 재료 설계 방법을 확립함으로써 전지의 실질적인 에너지 저장량을 향상시킬 수 있는 기술을 확보했다"고 설명했다. 리튬이온전지는 양극과 음극, 집전체, 전해질, 분리막 등으로 이뤄져 있다. 현재 쓰이고 있는 리튬이온전지의 음극에는 흑연을 사용하고 있다. 리튬이 흑연보다 저장용량이 10배 높지만 충방전이 거급될수록 음극 표면에 생기는 나뭇가지 형태의 결정으로 전지 폭발을 유발하거나 수명을 단축시키는 '덴드라이트'(Dendrite) 현상때문에 사용을 못하고 있었다. 연구진은 이 문제점을 해결하기 위해 많은 구멍, 즉 다공성 구조로 이뤄진 구리금속에 리튬 금속을 저장하는 방법을 적용했다. 이와 더불어 구리금속의 무게와 부피를 줄이기 위해 90% 이상의 기공률을 갖도록 만들었다. 이 다공성 구리 음극은 많은 구멍을 가지고 있어 기존 연구와 비교해 같은 무게와 부피에 더 많은 리튬을 저장할 수 있다. 또한 나노입자로 구성된 전극은 리튬과 높은 친화성을 갖는 결정면이 표면에 풍부하게 노출되어 있고 기공경 또한 수백 나노미터로 크다. 따라서, 리튬 이온이 기공 내부로 침투해 성장하기 쉽고, 다공성 구조체의 내부에 리튬을 성공적으로 저장할 수 있었다. 엄 교수는 "후속 연구를 통해 여러 종류의 양극 재료에 적용하는 연구를 진행하여 전지의 고질적인 문제였던 낮은 에너지 저장량을 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다. 연구 성과는 첨단 소재 분야의 세계적인 학술지인 '에너지 스토리지 머티리얼즈(Energy Storage Materials)'에 지난 1월 18일자로 온라인 게재됐다.    monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 광주과학기술원(GIST)은 지구·환경공학부 이재영 교수팀이 리튬이온 전지보다 5배 이상의 고용량을 가지는 리튬황 전지의 내구성을 향상시키는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 이재영 교수는 "전기화학 촉매 반응을 통해 저렴한 비용으로 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있는 리튬황 전지의 용량 개선과 내구성을 확보했다"고 말했다. 리튬황 전지는 리튬이온 전지를 대체할 차세대 전지 중 가장 상용화에 가깝게 다가선 전지다. 단위 무게의 에너지 밀도가 최대 2100Wh/㎏에 달해 리튬이온전지 대비 5.4배의 초고용량 차세대 전지다. 하지만 리튬황 전지는 황이 전기 전도율이 낮고, 충방전 과정에서 나오는 리튬폴리설파이드가 전해질을 오염시키고 음극 자가방전으로 성능이 감소돼 수명이 짧았다. 연구진은 리튬황 전지 양극 표면에 코발트 옥살레이트를 처음으로 전기화학 촉매로 도입했다. 코발트옥살레이트를 매우 간단한 화학적 침전법을 이용해 그램 단위의 생산이 가능하도록 합성했다. 이후 합성한 코발트옥살레이트를 리튬황 전지의 양극에 적용했다. 코발트 옥살레이트를 적용한 양극은 생성되는 리튬폴리설파이드를 촉매와 양극 표면에 흡착해 리튬폴리설파이드가 셀 내부를 돌아다니며 발생시키는 자가 방전을 최소화했다. 또한, 기존 리튬황 전지 대비 약 1.5배 수준으로 일주일가량 전지를 놔둬도 자가 방전에 의한 성능 저하 현상이 없었다. 이 교수는 "후속 연구를 통해 리튬황 전지의 내구성을 점차 개선해 차세대 에너지 저장 기술 발전에 큰 기여를 할 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구결과는 녹색기술 및 지속가능에너지 분야의 세계적인 학술지인 '켐서스켐(ChemSusChem)'에 19일자 표지논문으로 게재됐다. 한편, 리튬황 전지는 기존 리튬이온 전지 보다 이론적으로 5배 높은 에너지 밀도를 갖고 있을 뿐 아니라, 경제적이고 친환경 소재여서 리튬이온 전지를 대체할 차세대 전지로 주목받고 있다. 전기차와 같은 중대형 에너지 저장장치 뿐 아니라 휴대용 전자기기 및 초경량·초소형 특수장비에도 활용이 가능해 세계 각국에서 개발을 위한 경쟁이 치열하다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 리튬이온전지보다 에너지 저장용량이 5배 이상 높은 리튬산소전지의 내구성을 높일 수 있는 기술을 개발했다. 핵심은 전지내에서 생기는 활성산소 제거기술이다. 한국연구재단은 고려대 김동완 교수팀이 효율이 높고 오래가는 리튬산소전지 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 고체형 활성산소 정화제를 합성하고 이를 적용해 전극 또는 전해질의 분해를 막았다. 리튬산소전지는 기존 리튬이온 전지대비 에너지 저장 용량을 약 5배 이상 높일 수 있다. 하지만 반응 중 생기는 활성산소가 지속적인 충방전을 방해하는 부산물을 만들어내는 것이 문제였다. 연구진이 개발한 고체형 활성산소 정화제는 항산화물질인 유기게르마늄을 이용해 전지성능을 떨어뜨리는 활성산소를 잡아내 정화한다. 기존에도 항산화물질로 활성산소를 양극에서 빠르게 포획하려는 시도는 있었다. 하지만 활성산소가 많이 발생할 때에는 부산물 생성반응을 방지할 수 없었다. 또 용해성 물질로 음극까지 도달해 부식을 일으켰다. 이에 연구진은 탄소계 양(+)극 표면에 활성산소를 정화할 수 있는 불용성의 유기게르마늄을 나노선 모양으로 합성했다. 활성산소와 접촉면적을 넓혀 정화성능을 끌어 올리기 위한 것이다. 전지 충방전때 전해질로 확산되는 활성산소를 잡아내 반응성 낮은 안정된 물질로 빠르게 전환함으로써 활성산소가 일으킬 수 있는 각종 부산물 생성반응을 방지하도록 했다. 물리적으로는 물론 화학적으로 활성산소에 의한 전지의 성능저하를 막으려는 시도로, 그 결과 기존 용해성 항산화물질과 달리 전압범위에 구애받지 않고 활성산소를 정화할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 동결건조 방식으로 유기게르마늄 나노선을 합성해 경제적 양산에도 유리하다. 실제 이렇게 양극에 유기게르마늄 나노선이 적용된 전지는 충방전의 과전압을 줄여 전지의 사이클 안정성을 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 이론적 전지 작동 전압에 근접한 0.06V의 낮은 과전압과 우수한 사이클 안정성을 보였다. 활성산소로 인해 생겨나는 부산물인 탄산리튬을 크게 감소시킨데 따른 것이다. 김동완 교수는 "리튬-이온 이차전지뿐 아니라 연구개발 단계에 머물러 있는 차세대 이차전지의 상용화에 이바지 할 수 있는 도약연구가 될 것"이라고 전망했다. 이번 연구의 성과는 재료분야 국제학술지 'ACS 나노'에 11월 24일 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국내 연구진이 이온이 이동하는 전해질을 물로 사용해 화재 위험성이 없는 이차전지를 개발했다. 이 전지는 리튬이온전지의 30배에 달하는 높은 충·방전 전류밀도 100㎃/㎠에서 5000 사이클 이상 작동해도 성능이 유지됐다고 연구진은 설명했다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 모든 레독스 흐름 전지 가운데 가장 수명이 긴 수계 아연·브롬 레독스 흐름 전지를 개발했다고 5일 밝혔다. 김희탁 교수는 "차세대 수계 전지의 수명 한계를 극복하기 위한 새로운 기술을 제시한 게 이번 연구의 성과"라고 말했다. 레독스 흐름 전지는 양극 및 음극 전해액 내에 활물질을 녹여서 외부 탱크에 저장한 후 펌프를 이용해 전극에 공급하면 전극 표면에서 전해액 내의 활성 물질의 산화·환원 반응을 이용해 에너지를 저장하는 전지다. 연구진은 충방전때 음극에 아연이 쌓여 부풀어 오르는 문제를 해결해 수명을 늘리는데 성공했다. 연구진은 또 고밀도의 결함 구조를 지닌 탄소 전극을 아연-브롬 레독스 흐름 전지에 적용했다. 그결과 전류밀도 100㎃/㎠에서 5000번 이상 충·방전해도 97% 이상의 성능을 유지했다. 김희탁 교수는 "기존 리튬이온전지보다 저렴할 뿐만 아니라 에너지 효율 80% 이상에서 5000 사이클 이상 구동이 가능하다는 점에서 신재생에너지의 확대 및 ESS 시장 활성화에 기여할 것"이라고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 이온이 이동하는 전해질을 물로 사용해 화재 위험성이 없는 이차전지를 개발했다. 이 전지는 리튬이온전지의 30배에 달하는 높은 충·방전 전류밀도 100㎃/㎠에서 5000 사이클 이상 작동해도 성능이 유지됐다고 연구진은 설명했다. 한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 모든 레독스 흐름 전지 가운데 가장 수명이 긴 수계 아연·브롬 레독스 흐름 전지를 개발했다고 5일 밝혔다. 김희탁 교수는 "차세대 수계 전지의 수명 한계를 극복하기 위한 새로운 기술을 제시한 게 이번 연구의 성과"라고 말했다. 레독스 흐름 전지는 양극 및 음극 전해액 내에 활물질을 녹여서 외부 탱크에 저장한 후 펌프를 이용해 전극에 공급하면 전극 표면에서 전해액 내의 활성 물질의 산화·환원 반응을 이용해 에너지를 저장하는 전지다. 연구진은 충방전때 음극에 아연이 쌓여 부풀어 오르는 문제를 해결해 수명을 늘리는데 성공했다.  . 연구진은 또 고밀도의 결함 구조를 지닌 탄소 전극을 아연-브롬 레독스 흐름 전지에 적용했다. 그결과 전류밀도 100㎃/㎠에서 5000번 이상 충·방전해도 97% 이상의 성능을 유지했다. 김희탁 교수는 "기존 리튬이온전지보다 저렴할 뿐만 아니라 에너지 효율 80% 이상에서 5000 사이클 이상 구동이 가능하다는 점에서 신재생에너지의 확대 및 ESS 시장 활성화에 기여할 것"이라고 말했다. 이번 연구는 국제 학술지 '에너지 및 환경과학'에 최근 게재되는 한편 표지논문으로 선정됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

연어의 DNA를 이차전지 재료에 활용하는 연구결과가 나왔다. 한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구단 정경윤 단장, 장원영 박사 연구팀이 울산과학기술원(UNIST) 이상영 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해, 연어의 DNA를 활용해 리튬 과잉 양극 소재(OLO)의 표면을 안정화시켜 고성능 양극 소재를 개발했다고 17일 밝혔다. UNIST 이상영 교수는 "기존 시도들과는 달리 생명체의 기본 물질인 DNA를 이용해 고성능 전지 소재 개발의 새로운 방향을 소개했다"고 의미를 밝혔다. 리튬 과잉 양극 소재(OLO)는 이론용량이 250㎃h/g으로 기존 상용화 소재 160㎃h/g보다 에너지 저장용량을 50% 이상 상승시킬 수 있다. 하지만 문제는 충·방전 과정에서 리튬이 위치한 금속층이 붕괴되고 부풀어 올라 더 이상 사용할 수 없다. 공동 연구진은 리튬이온과 친화력이 우수한 연어의 DNA를 활용해 소재 붕괴의 원인인 표면 구조를 제어했다. 또 DNA가 수용액 내에서 뭉치는 문제를 해결하기 위해 탄소나노튜브(CNT)와 합성해 균일하게 배열, OLO 표면에 부착해 새 양극 소재를 개발했다. 한편, KIST 연구진은 통합 고도분석법을 통해 OLO 소재의 전기화학적 특성 및 구조 안정성 향상의 메커니즘을 규명했다. 실시간 X-선 분석기법으로 충·방전이 진행되는 과정에서 전극 소재의 구조 붕괴가 억제됨을 확인했다. 또 구조 변화 분석을 통해 배터리가 과열되더라도 안정적이라는 것까지 밝혀냈다. KIST 정경윤 단장은 "연구 결과를 토대로 기존 상용화 양극 소재를 대체할 신규 소재 개발 연구에 더욱 박차를 가할 것"이라고 포부를 밝혔다. 김만기 기자