이번 연구성과가 게재된 `어드밴스드 에너지 머터리얼즈` 표지. [사진 제공 = UNIST]

한 번 충전해 서울에서 부산을 왕복할 수 있는 전기차용 전지 기술이 개발됐다.

15일 울산과학기술원(UNIST)은 삼성전자 종합기술원과의 공동 연구를 통해 1000km 이상 주행이 가능한 세라믹 소재 전기차용 전지를 개발했다고 밝혔다. 공동연구팀은 차세대 전지로 주목받고 있는 리튬공기 전지 내부의 유기물질을 세라믹 소재로 바꿔 그 동안 상용화의 걸림돌이었던 전지 수명 저하 문제를 해결했다.

리튬공기전지는 현재 많이 쓰이고 있는 리튬이온전지보다 10배 이상 더 많은 에너지를 저장 할 수 있는 차세대 배터리다. 공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 리튬이온전지보다 경량화도 훨씬 유리하다. 이에 따라 가볍고 오래 달리는 차세대 경량 전기차를 만들 수 있는 전지로 각광받고 있다.

하지만 그동안에는 전지 작동과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 문제점이 있었다. 연구팀은 전지 내부 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체해 이를 해결했다. 기존에는 10회 미만이었던 충·방전 수명이 100회 이상으로 크게 개선됐다.

또 연구팀이 개발한 고체 형태 세라믹 소재는 우수한 이온 전도성과 전자 전도성을 동시에 갖춰 더욱 주목받고 있다. 전지의 다양한 구성 부품에 쓰일 수 있기 때문이다. 이 세라믹 물질은 에너지 전달을 하는 리튬이온과 전자를 동시에 전도할 수 있다. 이온전도성만 높은 일반적인 세라믹 물질과 달리 이번에 개발된 물질은 전자 전도성 또한 뛰어나기 때문이다.

이번 연구에 참여한 서동화 UNIST 교수는 "신규 세라믹 소재는 전자와 리튬이온을 동시에 전달할 수 있기 때문에 리튬공기전지 뿐만 아니라 전지 분야 전체에 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다. 제1저자인 마상복 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "차세대 전지로 주목받는 리튬공기전지의 상용화를 앞당길 수 있는 원천 소재 기술을 개발했다는 데 큰 의미가 있다"고 설명했다. 한편 이번 연구 성과는 에너지 재료 분야 저명 학술지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)'의 표지 논문으로 선정돼 지난 13일 출판됐다.

[이종화 기자]

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