[이한영 기자]

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM) 시장이 전기자동차에 이어 배터리 산업의 새로운 성장 동력으로 주목받는 가운데, KAIST(총장 이광형)와 LG에너지솔루션 공동연구팀이 UAM용 차세대 리튬황전지 기술 개발에 성공했다.

기존 리튬이온전지는 UAM에 요구되는 높은 에너지밀도를 충족하지 못해 한계를 보였다. 이에 비해 리튬황전지는 무게당 에너지밀도가 기존 전지보다 2배 이상 높아, UAM 시장의 게임 체인저로 평가받고 있다.

그러나 기존 리튬황전지는 전해액 사용량이 많아 무게가 증가하고 에너지밀도가 낮아지는 문제를 겪어왔다. 특히 전해액 사용량을 줄이는 희박 전해액 환경에서는 성능 저하가 심화되며 상용화에 난항을 겪었다.


KAIST 생명화학공학과 김희탁 교수팀은 전해액 사용량을 60% 이상 줄이면서도 에너지밀도 400Wh/kg을 구현한 리튬황전지 기술을 개발했다. 이는 상용 리튬이온전지 대비 60% 이상 높은 에너지밀도로, UAM 배터리 상용화의 가장 큰 장벽을 넘어선 성과로 평가된다.

연구팀은 다양한 전해액 환경에서 실험을 진행하며, 성능 저하의 주요 원인이 전극 부식으로 인한 전해액 소모임을 밝혀냈다. 이를 해결하기 위해 불소화 에테르 용매를 도입해 리튬 금속 음극의 안정성을 높이고 전해액 분해를 줄이는 데 성공하며 결실을 맺었다.

이번 연구는 KAIST와 LG에너지솔루션이 공동 설립한 '프론티어 리서치 랩(Frontier Research Laboratory)'에서 수행됐으며, 에너지 분야 최고 권위 학술지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 게재되며 국제적 주목을 받았다.

KAIST 김희탁 교수는 "이번 연구는 리튬황전지의 전해액 설계를 통한 전극 계면 제어의 중요성을 입증한 성과"라며 "UAM을 포함한 차세대 모빌리티 배터리 상용화를 앞당기는 데 크게 기여할 것"이라고 밝혔다.

KAIST와 LG에너지솔루션은 차세대 모빌리티 배터리 기술 개발을 위해 협력을 강화할 방침이다. 특히 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 통해 이뤄진 산학협력 성공 사례로, UAM 시장에서의 상용화를 앞당기는 중요한 전환점이 될 것으로 보인다.

혁신 기술은 UAM뿐만 아니라 다양한 차세대 모빌리티 분야에서도 활용될 가능성이 높아, 배터리 산업의 미래를 열어가는 핵심 역할을 할 것으로 기대된다. /대전=이한영기자

<저작권자 Copyright ⓒ 충청일보 무단전재 및 재배포 금지>