노벨화학상, 美·日 3人 공동수상…“리튬이온 배터리로 생활 혁명”

2019년 노벨화학상 수상자가 발표됐다. 왼쪽부터 존 구디너프 미국 텍사스대 교수, 스탠리 휘팅엄 미국 빙햄튼대 교수, 요시노 아키라 아사히카세이 명예 연구원 겸 일본 메이조대 교수. 노벨상위원회 제공

휴대전화부터 전기자동차까지 널리 사용되는 리튬이온 배터리 기술을 처음 개발하고 상용화한 미국 대학 교수들과 일본의 연구자가 2019년 노벨 화학상 수상자로 선정됐다. 일본은 24번째 과학 분야 노벨상을 수상한 국가가 됐고 기초과학 및 소재 강국의 면모를 다시 한번 과시했다.

스웨덴 왕립과학원 노벨상위원회는 존 구디너프 미국 텍사스대 교수(97)와 스탠리 휘팅엄 미국 빙햄튼대 교수(78), 요시노 아키라 일본 메이조대 교수 겸 아사히카세이 명예 연구원 (71)을 2019년 노벨 화학상 수상자로 선정했다고 9일 오전(현지 시간) 밝혔다.

노벨상위원회는 “리튬이온 배터리는 1991년 첫 제품이 나온 이후 우리의 삶을 혁명적으로 변화시켰다”며 “각종 휴대기기에 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라, 태양광 및 풍력발전으로 생산한 전기를 저장해 연료가 필요 없는 사회를 실현하고 있다”고 선정 의의를 전했다.

리튬이온 배터리는 휘팅엄 교수가 1970년대에 처음 고안했다. 금속 리튬으로 도선에 전자를 공급하는 음극을 만들고, 이황화타이타늄으로 양극을 만들어 전류가 흐르게 했다. 하지만 2볼트(V) 정도의 낮은 전압만 낼 수 있고 금속 리튬이 폭발할 가능성이 있어 풀어야할 과제를 남겼다. 구디너프 교수는 1980년 리튬 이온을 삽입한 코발트 산화물을 이용하는 방법으로 폭발 문제를 해결하고 전압을 기존보다 두 배 이상 크게 높였다. 이후 요시노 교수가 1985년 본격적인 상용화 수준의 리튬이온 배터리를 개발했다.

박사후연구원 시절 구디너프 교수와 연구한 김영식 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 교수는 “리튬이온 배터리 덕분에 용량 대비 부피가 작으면서 전압은 4V 이상으로 높은 배터리가 가능해졌다”며 “오늘날의 휴대용 전자기기 사회를 가능하게 했다”고 말했다.

한편 구디너프 교수는 올해 97세로 역대 최고령 노벨상 수상자로 이름을 올리게 됐다. 또 요시노 교수의 수상으로 일본은 과학 분야에서만 올해까지 24개의 노벨상을 수상하게 됐다. 역대 5번째로 많은 수다. 2000년대 이후 수상자만 따지면 미국에 이어 두 번째다. 요시노 교수가 겸직으로 재직 중인 아사히카세이는 종합화학기업으로 2017년 배터리 분리막 세계 시장 점유율 1위(18.8%)를 차지하고 있다. 일본은 파란색 발광다이오드(LED) 연구로 2014년 노벨 물리학상을 받은 나카무라 슈지 미국 UC 산타바바라 교수 겸 일본 니치아 화학공업 연구원과 고분자 물질 질량 분석 기술로 2002년 화학상을 받은 다나카 코이치 시마즈제작소 연구원에 이어 또 한번 기업 연구원이 상을 받는 기록도 세웠다.

김민수 동아사이언스 기자 reborn@donga.com
윤신영 동아사이언스기자 ashilla@donga.com