미래창조과학부(장관 최양희)는 “국내 연구진이 어떠한 전자기기에나 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지를 개발했다”고 11일 밝혔다.
미래부에 따르면 울산과학기술대학교 이상영 교수팀(김세희, 최근호 연구원 등)은 별도의 전지 공간이 필요 없는 신개념 리튬이차전지를 개발하기 위한 연구를 미래창조과학부가 지원하고 있는 기초연구사업(중견연구자지원)과 교육부의 BK21플러스사업을 통해 수행했다. 이 교수팀의 이번 연구 결과물은 나노과학 분야의 권위 있는 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 8월 12일 자에 게재된다.
이 교수팀이 개발한 전지는 ‘기기맞춤형 얇고 휘어지는 리튬 전지’ 원천기술을 확보한 것이다. 리튬이온전지는 흔히 휴대폰 배터리로 널리 사용되고 있는 충전 및 재사용이 가능한 이차 전지의 일종이다.
제조 과정을 보면 먼저 양극, 음극 및 전해질 물질을 각각 ‘조청’과 같은 점성(점도 700포와즈)을 갖도록 새롭게 제조한다. 그 다음 원하는 사물 위에 음극-전해질-양극의 순서대로 직접 프린팅하되, 각각의 물질을 프린팅할 때 마다 1분 이내의 짧은 시간 동안 자외선에 노출시켜 굳힌다. 각 물질의 점성으로 전지는 사물 위에 프린팅된 모양 그대로 붙어있게 되며 자외선 노출로 고체 상태가 된다.
이를 통해 프린팅 공정으로 유리컵, 안경 등 원하는 사물 어디에나 글자, 하트 모양 등 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 빠르고 저렴하게 제작할 수 있는 기술이다.
기존에도 얇고 휘어지는 리튬 전지에 대한 연구는 계속되었다. 그러나 어느 기기에나 접목되어 원하는 디자인을 갖도록 프린팅 공정 및 고분자전해질을 도입하여 전지를 제조한 사례는 없었다고.
이 교수팀의 전지는 기존 전지에서 필수적으로 요구되는 전해액 주입 공정 및 분리막이 필요 없다. 지름 5mm 막대에 반복적으로 감았을 때도 폭발 없이 성능 유지될 만큼 유연한 특성의 우수한 성능을 구현했다.
특히 현재의 노트북, 휴대폰에서 요구되는 별도의 전지 공간이 필요 없게 돼 착용형 기기 등에 쉽게 접목될 수 있으며 사물인터넷 시대 앞당길 것으로 기대하고 있다.
이번 연구에 참여한 이상영 교수는 "착용형 기기 및 사물인터넷 시대를 여는 데 있어 가장 큰 걸림돌 중의 하나였던 전원 공간 문제를 해결할 수 있게 되었으며, 이를 통해 차세대 전자 기기들을 다양한 디자인으로 구현하는 데에도 중요한 기여를 할 수 있게 되었다"라고 밝혔다. /letmeout@osen.co.kr
