국내 연구진, 폭발 위험 없는 소형 전자기기용 배터리 기술 개발

스마트폰이나 노트북컴퓨터의 폭발사고를 미연에 방지할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

이영기 한국전자통신연구원 전력제어소자연구실 책임연구원 팀은 강기석 서울대 재료공학부 교수 팀과 공동으로 세라믹 종류의 ‘고체전해질’ 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

소형 전자기기에 주로 쓰이는 ‘리튬’ 계열 배터리는 높은 열이나 강한 충격을 받으면 폭발하는 경우가 있다. 배터리 내부에서 전기반응을 일으키는 ‘전해질’이란 물질이 가연성 액체로 돼 있기 때문이다.

이 때문에 액체전해질을 안전한 고체로 바꾸려는 연구가 진행 중이지면 배터리 효율이 크게 떨어져 상용화에 어려움을 겪어 왔다. 황화물(Sulfide) 계열이 가장 각광받고 있지만 수분과 산소에 취약해 실제 생산에 적용하는 데 어려움이 있었다. 또 안정성이 뛰어난 산화물(OXide)계 소재는 효율이 낮았다.

공동연구진은 안정성이 높은 산화물 소재를 새롭게 개발했다. 리튬과 란타늄, 지르코늄, 산소를 합쳐 만든 구조 안에 알루미늄과 탄탈륨을 소량 첨가하는 ‘다중원소 도핑 기술’을 적용한 결과 안정성과 효율이 뛰어난 소재를 만들었다.

연구진은 이 고체 전해질을 두께 3㎜, 지름 16㎜ 크기로 소형화 하는데도 성공해 일반적인 배터리 제작도 가능할 걸로 보인다. 연구진은 이 고체 전해질을 이용해 배터리를 만들 경우 기존 제품의 70% 정도의 효율을 보일 걸로 예상했다. 성능이 다소 떨어지지만 폭발위험이 없어 군사용이나 전기자동차 등에 두루 쓰일 수 있을 것으로 보고 있다. 앞으로 효율을 더욱 높여 5년 내 상용화를 추진할 계획이다.

연구참여자인 신동옥 선임연구원은 “이번 연구는 안정적인 차세대 배터리 기술을 확보한 것으로, 안정성과 효율을 동시에 높일 수 있는 기술적 실마리를 찾아냈다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.

대전=전승민 동아사이언스기자 enhanced@donga.com