사고 가능성은 낮으면서도 배터리 성능은 좋은 새로운 구조의 ‘전고체 전지(AII-Solid Battery)’가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

김호성 한국생산기술연구원 박사(사진)가 이끄는 연구팀이 화재 위험은 없애고 배터리의 부피는 감소시킨 전고체 전지 제조 기술을 내놨다고 17일 밝혔다. 전고체 전지란 전지 내부의 양극과 음극 사이에서 전기가 흐르게 하는 전해질을 액체에서 고체로 바꾼 2차 전지이다. 상용화한 대표적인 2차 전지인 리튬이온배터리는 액체 전해질을 쓰기 때문에 과열되면 폭발할 수도 있는데 전고체 전지를 쓰면 그런 위험을 크게 줄일 수 있다. 이 때문에 현재 세계 각국에서 전고체 전지 개발에 힘을 쏟고 있다.

이번에 김호성 박사팀이 내놓은 전고체 전지는 전해질의 소재를 산화물계 고체로 바꿔 사고 위험을 해소했다. 연구팀은 자신들이 개발한 전고체 전지를 과충천시킨 뒤 가위로 잘랐지만 발화하거나 폭발하는 일은 없었다고 밝혔다. 또 테일러 반응기라는 도구를 활용해 생산 비용을 최소화했으며, 충전과 방전을 반복한 실험 결과 종전의 전고체 전지보다 수명도 5배 이상 늘어난 것을 확인했다고 설명했다.

이번에 연구팀이 선보인 전고체 전지는 ‘바이폴라(Bipolar)’라는 내부 구조를 갖고 있다. 바이폴라는 전극을 직렬로 연결한 것이 핵심인데, 이렇게 되면 전압이 높아져 배터리 성능도 좋아진다. 연구팀은 이번 전고체 전지로 전기차에 탑재되는 배터리 부피를 3분의 1로 줄이고 주행거리는 2배 이상 향상시킬 수 있을 것으로 내다봤다. 또 안전성이 높기 때문에 최근 잇달았던 에너지저장장치(ESS) 화재와 같은 문제도 해소할 수 있을 것으로 기대했다. 김호성 박사는 “산화물계 소재 제조기술은 이미 국내 기업에 이전했다”며 “조기 상용화에 주력할 것”이라고 밝혔다.

김호성 한국생산기술연구원 박사팀이 개발한 전고체 전지.

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이정호 기자 run@kyunghyang.com

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