"신기해요" 늘어나는 배터리 개발 .. 브라질포도에서 힌트

울산과학기술원(UNIST) 박수진 교수팀
기존 웨어러블 배터리 단점 극복 

자보티카바 모사한 집전체와 수계전해질로 만든 늘어나는 배터리. 위쪽 그림에서 자보티카바와와 늘어나는 배터리의 모습을 볼 수 있다. /사진=UNIST

【울산=최수상 기자】 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 박수진·서관용·김소연 교수팀이 물 기반의 전해질을 적용해 잘 늘어나고 안전한 리튬이온 배터리를 개발했다고 4일 밝혔다.

UNIST에 따르면 이는 배터리 전극의 집전체(集電體)로 쓸 수 있는 새로운 고분자 복합체를 개발한데 따른 것으로, 물 기반의 전해질로 늘어나는 배터리를 만든 건 이번이 처음이다.

이 배터리는 유연하고 신축성 있는 배터리가 필요한 웨어러블 기기에 적용할 수 있어 큰 관심을 모으고 있다. 안전성이 높아 배터리를 길게 늘여도 폭발 위험이 적기 때문이다.

기존 웨어러블 배터리용의 경우 집전체(集電體)의 유연성이 없어 늘이거나 접을 경우 전기 전도성이 낮아지는 문제가 있다.

박 교수팀은 이 문제를 해결하기 위해 브라질포도라 불리는 ‘자보티카바(Jabuticaba)의 구조에서 힌트를 얻었다. 자보티카바는 줄기에서 열매가 자라는 열대 과일이다.

원기둥 모양의 ‘탄소나노튜브(Carbon Nanotube)’와 열매 모양의 ‘카본블랙(Carbon Black)’을 고분자와 함께 섞어 집전체를 만들었다. 완성된 모습은 자보티카바와 비슷하다.

자보티카바 고분자 복합체를 잡아당기면 열매처럼 생긴 카본블랙이 탄소나노튜브의 연결이 끊어진 부분을 연결한다.

그 덕분에 전기 전도성이 유지돼 웨어러블 기기에 적합한 배터리를 만들 수 있다.

연구 전반을 주도한 박수진 교수는 “이번 연구는 기존에 개발된 이차 전지의 큰 흐름을 바꾼 것” 이라며 “수계 전해질 기반으로 고신축성·고안정성·고출력 특성을 갖는 이차전지 개발의 가능성을 보인 만큼 향후 웨어러블 에너지 저장장치의 핵심 기술로 자리 잡을 것” 이라고 말했다.

연구진 사진. 왼쪽 뒷줄부터 시계방향으로 서관용 교수 김소연 교수 박수진 교수 송우진 연구원 김동협 연구원 박정환 연구원 /사진=UNIST

이번 연구는 에너지 분야의 권위 있는 저널 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials) 2일자 온라인 판에 발표됐다. [e-mail]

최수상 기자