【대전=김원준기자】 탄소나노물질로 '꿈의 신소재'라 불리는 그래핀(graphen) 관련 특허출원이 2009년 이후 급증하고 있다. 7일 특허청에 따르면 국내 그래핀 관련 특허출원 건수는 노벨상 수상자인 안드레 가임과 콘스탄틴 노보셀로프가 지난 2004년 최초로 그래핀 분리에 성공한 이후 서서히 증가하다가 지난 2009년부터 급증하고 있다. 지난 2005년과 2006년 각각 3건과 6건으로 미미한 수준에 그쳤던 그래핀관련 특허출원은 지난 2007년과 2008년 각각 23건과 44건으로 서서히 늘어나다 2009년부터 현재까지 모두 203건으로 급증했다. 기술분야별 출원건수는 △재료·제조 95건 △전자소자 51건 △전극 38건 △나노구조체 25건 △조성물23건 △태양전지 18건 △디스플레이 10건 등의 순이다. 기술분야별 특허출원도 전체출원건수와 마찬가지로 2009년 이후에 급증하는 추세를 보였다. 특허청 관계자는 "최근 그래핀을 첨단기술인 초고속 반도체, 투명전극, 나노구조체, 태양전지 등에 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있는 것으로 분석된다"면서 "적용범위가 넓은 만큼 앞으로도 그래핀관련 특허출원은 꾸준히 늘어날 것으로 보인다"고 말했다. /kwj5797@fnnews.com

[파이낸셜뉴스]   삼양그룹의 화학계열사들이 국제 전시회에서 차별화된 스페셜티 소재를 잇따라 선보이며 글로벌 시장에서 존재감을 확대하고 있다. 삼양그룹은 최근 글로벌 환경규제에 대응하기 위한 친환경 소재와 산업의 특성에 따라 기능성을 강화한 신소재들을 잇따라 개발하고 있으며, 반도체, 전기차, 배터리 등 첨단소재 사업도 확대하고 있다고 29일 밝혔다. 또한 물질 전달기술을 이용해 독자 개발한 퍼스널케어 소재를 선보이는 등 스페셜티와 글로벌 중심으로 사업 포트폴리오를 고도화하고 있다. 삼양사는 최근 중국 심천에서 열린 아시아 최대 규모의 플라스틱 전시회 ‘차이나플라스 2025’에서 홍보 부스를 열고 ‘퍼포먼스, 스페셜티 & 친환경’을 주제로 다양한 소재를 선보였다. 삼양그룹은 올해 200㎡의 부스를 마련해 전년 대비 전시 규모를 두배 가까이 늘리고, 부문별로 전시 공간을 나눠 방문객들의 접근성을 높였다. 또한 전시 부문별로 각각 키오스크를 설치해 관련 소재에 대한 자료를 손쉽게 확인하고 스마트폰에 다운받을 수 있도록 배려했다. 삼양이노켐은 친환경 스페셜티 소재인 ‘이소소르비드’를 활용해 글로벌 시장 공략에 속도를 높이고 있다. 이소소르비드는 옥수수 등 식물 자원에서 추출한 전분을 화학적으로 가공해 만든 100% 바이오매스 기반의 친환경 소재로 BPA와 같은 기존 석유 유래 소재를 대체해 플라스틱, 도료 등의 생산에 쓰인다. 이소소르비드를 이용해 만든 플라스틱은 탄소배출 저감에 기여할 뿐만 아니라 투명도, 내구성, 내열성, 내화학성 등이 뛰어나 전자제품, 자동차 내외장재, 식품 용기, 건축 자재 등으로 다양하게 활용할 수 있다. 삼양이노켐은 2022년 전북 군산에 국내 최초이자 세계에서 두 번째로 이소소르비드 생산공장을 준공하고 이듬해에는 국제 친환경 인증인 ‘ISCC Plus’ 인증을 획득했다. 화장품∙퍼스널케어 소재 전문 계열사 삼양케이씨아이는 세계 최대 규모의 화장품 원료 박람회인 ‘인코스메틱스 글로벌 2025’에 참가해 제품 홍보와 기술 교류를 진행했다.  전시회에서 큰 관심을 받은 소재는 삼양케이씨아이의 물질 전달 기술이 적용된 ‘엔캡가드’ 시리즈다. 앤캡가드 시리즈는 유효성분을 나노 크기의 전달체로 캡슐화해 피부 전달력을 높인 원료다. 난용성인 세라마이드를 고함량으로 쉽게 수분산시킬 수 있고, 피부 흡수 효율이 뛰어나 피부 장벽 강화와 보습 지속력 향상에 효과적이다. 삼양케이씨아이는 로레알을 비롯한 전 세계 46개국 250여개 기업에 화장품 및 퍼스널 케어 소재를 공급하고 있다.  padet80@fnnews.com 박신영 기자

한국화학연구원은 신소재 탄소나노튜브를 이용해 유연하면서도 열전 성능이 높은 열전소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 발전소, 선박, 차량 등에서 발생하는 폐열이나 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존 열전 소재로 쓰이는 금속 기반 무기물은 성능은 높지만, 유연성이 떨어진다. 연구팀은 전기 전도도와 유연성이 높은 차세대 신소재인 탄소나노튜브를 이용한 열전소재에 대한 연구를 지속해 왔다. 속이 빈 원기둥 모양의 탄소 소재인 탄소나노튜브는 유연성은 좋으나 열전 성능이 낮고 기계적 내구성이 부족하다는 한계가 있다. 화학연 한미정·강영훈 박사팀은 탄소나노튜브와 비스무스, 안티몬, 텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능을 극대화한 유연한 열전 발전기를 개발했다. 틀에 재료 분말을 채워 열을 가해 굳어지도록 만든 뒤 열전소재 물질을 내부 구멍에 균일하게 분포하게 만드는 방법이다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원은 신소재 탄소나노튜브를 이용해 유연하면서도 열전 성능이 높은 열전소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 발전소, 선박, 차량 등에서 발생하는 폐열이나 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존 열전 소재로 쓰이는 금속 기반 무기물은 성능은 높지만, 유연성이 떨어진다. 연구팀은 전기 전도도와 유연성이 높은 차세대 신소재인 탄소나노튜브를 이용한 열전소재에 대한 연구를 지속해 왔다. 속이 빈 원기둥 모양의 탄소 소재인 탄소나노튜브는 유연성은 좋으나 열전 성능이 낮고 기계적 내구성이 부족하다는 한계가 있다. 화학연 한미정·강영훈 박사팀은 탄소나노튜브와 비스무스, 안티몬, 텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능을 극대화한 유연한 열전 발전기를 개발했다. 틀에 재료 분말을 채워 열을 가해 굳어지도록 만든 뒤 열전소재 물질을 내부 구멍에 균일하게 분포하게 만드는 방법으로 스펀지 형태의 탄소나노튜브를 제작했다. 기존 얇게 굳힌 필름 형태의 열전소재보다 내구성이 강하고 열전 성능도 높다. 내부 구멍 구조가 오리털과 같은 역할을 해 열의 이동을 막아주고, 열 이동이 느려지면서 부위별 온도 차이가 유지돼 발전이 잘 되는 원리다. 개발한 열전 발전기를 유리관에 붙인 뒤 온수와 냉수를 번갈아 넣는 실험에서 21.8도의 온도 차이로 15.7㎼(마이크로와트·100만분의 1W)의 전력을 생산하는 데 성공했다. 기존 탄소나노튜브 복합소재 기반 열전소재 대비 최소 30배에서 최대 500배 높은 발전출력을 달성했다. 1만 차례 이상의 반복 굽힘 테스트에서도 성능 변화가 거의 없었으며, 제작에 걸리는 시간은 기존 3일에서 4시간으로 단축했다. 연구팀은 추가 성능 개선 연구를 통해 2030년께 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. 다양한 열 제어 소재를 추가해 배터리 발열 문제 해결, 인공지능 데이터센터 냉각 시스템, 겨울철 온도 유지 장치 등에 확대 적용할 계획이다. 이번 연구 성과는 지난 1월 국제 학술지 '탄소 에너지'에 실렸다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

국내외 과학자들이 기후 악당으로 불리는 콘크리트를 환골탈태 시킬 수 있도록 새로운 기술을 개발했다.미국의 연구진은 바닷물과 전기, 이산화탄소로 콘크리트에 들어가는 골재를 개발했으며, 한국 연구진은 이산화탄소가 녹아들어간 배합수를 개발해 콘크리트를 만들었다. 세계 경제 포럼에 따르면, 시멘트 산업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 8%를 차지하며, 이는 세계에서 네번째로 큰 탄소 배출원이다. 콘크리트 생산과정에서 나오는 이산화탄소 배출량과 합하면 그 수치는 더 늘어난다. 시멘트 생산 과정에서 과도한 이산화탄소 배출 때문에 지구온난화의 주범으로 불리고 있다. 하지만 새로운 기술로 이산화탄소를 영구적으로 가둬놓을 수 있어 건설분야의 탄소중립을 앞당길 것으로 보인다.■산호에서 영감을 얻었다 노스웨스턴대학교 연구진은 바닷물과 전기, 이산화탄소를 이용해 이산화탄소를 영구적으로 저장할 수 있는 새로운 건축 자재를 개발했다고 19일 국제 학술지 '어드밴스드 서스테이너블 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)'에 발표했다. 이 건축 자재는 시멘트나 콘크리트를 만들 때 모래와 자갈 대신 사용함으로써 자재 1t당 이산화탄소를 0.5t 이상 가둬 놓을 수 있다. 이 자재는 모래와 자갈을 대체해 환경파괴를 줄이는 데에도 도움이 된다. 또한 자재를 만드는 과정에서 수소 생산까지 가능해 1석3조의 효과를 볼 수 있다. 산호는 대사 에너지를 이용해 용해된 이온을 탄산칼슘으로 바꾸면서 골격을 만든다. 연구진은 산호에서 힌트를 얻었다. 산호의 대사 에너지 대신 전기를 활용해 바닷물에서 칼슘과 마그네슘 이온을 반응시켜 탄산칼슘과 수산화 마그네슘을 만들어냈다. 이렇게 만든 건축자재는 콘크리트의 모래나 자갈을 대체할 수 있다. 모래나 자갈은 건축 자재의 60~70%를 차지하는 중요한 요소다. 또 시멘트, 석고 및 페인트 제조에 사용될 수 있으며, 모두 건축 환경에서 필수적인 마감재다. 노스웨스턴대 로타 로리아 교수는 "만약 콘크리트나 시멘트 공장이 해안에 위치한다면, 바다를 활용해 이산화탄소를 청정 전기를 통해 변환하는 전용 반응기에 공급할 수 있다"며, "그렇게 되면 이러한 물질들은 진정한 탄소 저장소가 될 것"이라고 말했다. ■이산화탄소 섞인 물로 콘크리트 제작한국건설기술연구원 구조연구본부 박정준 박사팀은 '이산화탄소를 먹는 콘크리트(CEC)'를 국내 최초로 개발했다. 이 콘크리트는 이산화탄소를 영구적으로 저장할 뿐만아니라 일반적인 콘크리트보다 강도와 내구성이 향상됐다. 연구진이 개발한 콘크리트는 이산화탄소가 녹아들어간 나노버블수와 시멘트로 만든 것으로, 콘크리트 1㎥당 이산화탄소를 1~1.8㎏까지 저장할 수 있다. 연구진은 "이는 이산화탄소 직접 주입 기술 분야의 세계 선도 기업인 캐나다 '카본큐어'의 방식으로 저장한 양과 비슷하다"고 설명했다. 연구진은 나노버블을 사용해 일반 대기압 조건에서도 이산화탄소를 고농도로 저장할 수 있게 만들었다. 이 나노버블수는 다량의 나노버블이 존재하는 물에 이산화탄소가 고농도로 녹아들어 있다. 연구진은 추가로 최적의 온습도 조건과 배합기술을 콘크리트에 적용하고 이산화탄소 반응성이 높은 산업 부산물을 사용해 시멘트 사용량까지 절약했다. 이 기술은 기존 증기 양생 기술에 비해 콘크리트 생산에 더 적은 에너지를 사용하고, 이산화탄소 양생 기법을 적용해 기존 대비 동등 이상의 압축 강도를 가진다. 또한, 높은 이산화탄소 저장 효율을 갖는 것이 큰 장점이다. 연구진은 "이 기술이 국내 레미콘 시장에서 연간 50만t 이상의 이산화탄소를 감축하는데 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국내외 과학자들이 기후 악당으로 불리는 콘크리트를 환골탈태 시킬 수 있도록 새로운 기술을 개발했다.미국의 연구진은 바닷물과 전기, 이산화탄소로 콘크리트에 들어가는 골재를 개발했으며, 한국 연구진은 이산화탄소가 녹아들어간 배합수를 개발해 콘크리트를 만들었다. 세계 경제 포럼에 따르면, 시멘트 산업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 8%를 차지하며, 이는 세계에서 네번째로 큰 탄소 배출원이다. 콘크리트 생산과정에서 나오는 이산화탄소 배출량과 합하면 그 수치는 더 늘어난다. 시멘트 생산 과정에서 과도한 이산화탄소 배출 때문에 지구온난화의 주범으로 불리고 있다. 하지만 새로운 기술로 이산화탄소를 영구적으로 가둬놓을 수 있어 건설분야의 탄소중립을 앞당길 것으로 보인다. ■산호에서 영감을 얻었다 노스웨스턴대학교 연구진은 바닷물과 전기, 이산화탄소를 이용해 이산화탄소를 영구적으로 저장할 수 있는 새로운 건축 자재를 개발했다고 19일(한국시간) 국제 학술지 '어드밴스드 서스테이너블 시스템즈(Advanced Sustainable Systems)'에 발표했다. 이 건축 자재는 시멘트나 콘크리트를 만들 때 모래와 자갈 대신 사용함으로써 자재 1t당 이산화탄소를 0.5t 이상 가둬 놓을 수 있다. 이 자재는 모래와 자갈을 대체해 환경파괴를 줄이는 데에도 도움이 된다. 또한 자재를 만드는 과정에서 수소 생산까지 가능해 1석3조의 효과를 볼 수 있다. 산호는 대사 에너지를 이용해 용해된 이온을 탄산칼슘으로 바꾸면서 골격을 만든다. 연구진은 산호에서 힌트를 얻었다. 산호의 대사 에너지 대신 전기를 활용해 바닷물에서 칼슘과 마그네슘 이온을 반응시켜 탄산칼슘과 수산화 마그네슘을 만들어냈다. 이렇게 만든 건축자재는 콘크리트의 모래나 자갈을 대체할 수 있다. 모래나 자갈은 건축 자재의 60~70%를 차지하는 중요한 요소다. 또 시멘트, 석고 및 페인트 제조에 사용될 수 있으며, 모두 건축 환경에서 필수적인 마감재다. 노스웨스턴대 로타 로리아 교수는 "만약 콘크리트나 시멘트 공장이 해안에 위치한다면, 바다를 활용해 이산화탄소를 청정 전기를 통해 변환하는 전용 반응기에 공급할 수 있다"며, "그렇게 되면 이러한 물질들은 진정한 탄소 저장소가 될 것"이라고 말했다. ■이산화탄소 섞인 물로 콘크리트 제작 한국건설기술연구원 구조연구본부 박정준 박사팀은 '이산화탄소를 먹는 콘크리트(CEC)'를 국내 최초로 개발했다. 이 콘크리트는 이산화탄소를 영구적으로 저장할 뿐만아니라 일반적인 콘크리트보다 강도와 내구성이 향상됐다. 연구진이 개발한 콘크리트는 이산화탄소가 녹아들어간 나노버블수와 시멘트로 만든 것으로, 콘크리트 1㎥당 이산화탄소를 1~1.8㎏까지 저장할 수 있다. 연구진은 "이는 이산화탄소 직접 주입 기술 분야의 세계 선도 기업인 캐나다 '카본큐어'의 방식으로 저장한 양과 비슷하다"고 설명했다. 연구진은 나노버블을 사용해 일반 대기압 조건에서도 이산화탄소를 고농도로 저장할 수 있게 만들었다. 이 나노버블수는 다량의 나노버블이 존재하는 물에 이산화탄소가 고농도로 녹아들어 있다. 연구진은 추가로 최적의 온습도 조건과 배합기술을 콘크리트에 적용하고 이산화탄소 반응성이 높은 산업 부산물을 사용해 시멘트 사용량까지 절약했다. 이 기술은 기존 증기 양생 기술에 비해 콘크리트 생산에 더 적은 에너지를 사용하고, 이산화탄소 양생 기법을 적용해 기존 대비 동등 이상의 압축 강도를 가진다. 또한, 높은 이산화탄소 저장 효율을 갖는 것이 큰 장점이다. 연구진은 "이 기술이 국내 레미콘 시장에서 연간 50만t 이상의 이산화탄소를 감축하는데 기여할 수 있을 것"이라고 전망했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. 한편, 연구진은 새 촉매를 재료 과학 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 아이엘사이언스가 리튬이차전지용 고함량 실리콘음극 구현을 위한 기능성 3차원(3D) 집전체 기술 개발에 성공했다. 6일 아이엘사이언스에 따르면 실리콘음극재는 리튬이차전지 음극으로서 우수한 성능을 가지고 있지만, 부피 팽창문제로 인해 실제 적용에 한계가 있다. 따라서 현재 실리콘음극재는 흑연음극재와 혼합해 사용하며, 함량은 10% 이하에 그친다. 전세계적으로 10% 이상 고함량 실리콘, 나아가 실리콘 100% 퓨어 실리콘음극재 개발과 관련한 다양한 연구가 진행 중이다. 이번에 아이엘사이언스가 개발한 기능성 3D 집전체 기술은 이러한 연구에 크게 기여할 전망이다. 또한 아이엘사이언스와 산학협력 연구를 수행 중인 가천대 윤영수 교수 연구팀에서는 최근 음극재 팽창문제를 개선할 수 있는 탄소나노튜브 처리 공정도 개발했다. 탄소나노튜브는 우수한 기계적 강도와 전기 전도성을 가지고 있어 배터리 분야에서 다양하게 활용된다. 윤 교수팀이 개발한 공정은 탄소나노튜브 내부에 나노스케일 음극물질을 접착시킬 수 있는 기술을 적용해 실리콘 팽창문제를 크게 개선할 수 있다. 탄소나노튜브와 관련된 연구는 아이엘사이언스와 가천대 공동연구팀이 지난해 초 SCI 학술지 카본에 논문을 발표하는 등 그동안 지속적인 성과를 보여온 분야다. 아이엘사이언스 관계자는 "당사가 보유한 기능성 3D 집전체 기술과 가천대 연구팀 탄소나노튜브 처리 기술을 융합하면 실리콘 팽창문제를 마이크로스케일, 나노스케일 두 가지 관점으로 억제할 수 있기 때문에 효과를 극대화할 수 있다"며 "가천대와의 산학협력과 함께 지난해 실리콘음극재 관련 글로벌 기업과 체결한 ‘LOI(기술개발의뢰 및 구매의향서)’를 바탕으로 고함량 실리콘음극용 기능성 3D 집전체 상용화에 박차를 가할 것"이라고 말했다. 이어 "현재 양산을 준비 중인 차세대 고함량 실리콘음극재는 기존 소재와 비교해 배터리 용량을 10배 정도 늘려 전기차 주행거리를 늘리는 동시에 배터리 급속충전 설계도 용이하게 만드는 장점이 있다"고 덧붙였다. 한편, 시장조사업체 SNE리서치는 실리콘음극재 시장 규모가 올해 19억달러에서 오는 2035년에는 66억달러까지 성장할 것으로 내다봤다. butter@fnnews.com 강경래 기자

[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 박준우 박사팀은 차세대 리튬황전지가 부풀어오르는 것을 막고 전지 수명과 성능을 유지할 수 있는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 이 기술로 리튬황전지를 여러개 쌓아 1000㎃h급 파우치형 시제품을 만들었으며, 100회 이상 충방전을 거듭해도 용량이 85% 이상 유지됐다. 전기연구원은 국내 특허 출원까지 완료했으며, 이번 성과가 도심형 항공모빌리티(UAM) 및 항공·우주, ESS, 전기차 산업 등 차세대 리튬황전지가 필요한 기업들의 많은 관심을 받을 것으로 보고, 수요업체를 발굴해 기술이전을 추진하고 있다. 리튬황전지는 양극(+)이 황, 음극(-)이 리튬금속으로 이뤄져있으며, 이론적 에너지 밀도가 리튬이온전지의 8배보다 많다. 하지만 충방전 과정에서 '리튬폴리설파이드'라는 중간 물질이 만들어지는데, 양극과 음극 사이를 이동하며 불필요한 화학 반응을 일으켜 전지의 수명과 성능을 떨어뜨려 상용화에 이르지 못하고 잇다. 연구진은 이를 극복하기 위해 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)와 산소 작용기를 결합한 기술로 전지를 만들었다. SWCNT는 강철보다도 센 강도 및 구리와 버금가는 전기 전도성을 지닌 미래 신소재이고, 산소 작용기는 SWCNT가 전지 내부의 다른 물질에 잘 분산될 수 있게 해준다. 이렇게 산소 작용기가 결합된 SWCNT는 충·방전 과정에서 팽창할 수 있는 전극을 안정적으로 감쌌다. 또한 리튬폴리설파이드가 만들어지거나 전지안에 확산되는 것을 막아 결과적으로 활물질인 황의 손실도 크게 줄였다. 박준우 박사는 "이 기술은 SWCNT와 산소 작용기와의 결합을 통해 리튬황전지의 가장 큰 난제를 극복한 것은 물론, 대면적·고용량 유연 전극 설계 및 시제품 제작까지 달성한 종합적인 결과물"이라고 말했다. 그럼녀서 "실제 산업 현장에 활용될 수 있을 정도의 기초 틀을 마련한 것으로, 차세대 리튬황전지의 실질적인 상용화 가능성을 열었다"고 강조했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 리튬황전지를 재료과학 분야 세계 최고 수준의 저널인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 발표했다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자