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휘어지는 종이 배터리 세계 최초 개발플렉시블 종이 리튬이온전지 원천기술 확보

나무를 원료로 활용해 자유자재로 휘어지는 배터리를 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다.

30일 산림청 국립산림과학원은 울산과학기술대학교와 공동으로 연구해 나무에서 추출한 셀룰로오스로 만든 나노종이 분리막과 전극을 이용, 종이처럼 자유자재로 휘어지는 배터리인 '플렉시블 종이 리튬이온전지'를 만드는 원천기술을 확보했다고 밝혔다.

공동 연구팀은 이번 연구에서 종이의 원료인 셀룰로오스의 입자를 나노 크기로 분쇄해 제작된 다공성이 유연한 나노종이로 리튬이온전지의 음극(-)과 양극(+)을 나누는 얇은 막인 분리막을 개발, 기존 플리스틱 분리막을 대신했다. 여기에 나무에서 추출한 종이 분리막과 전극을 일체화시켜 형태변형이 자유로운 배터리를 확보했다.

연구팀에 따르면 기존 플라스틱 분리막을 대신해 나무서 추출한 나노종이 분리막을 활용하면 전극(+-) 간 계면이 매우 안정적이고 우수한 기계적 물성 확보가 가능하다. 특히 전지의 형태 변형으로부터 유발될 수 있는 전지 발화 및 폭발 등이 억제되고 전지 성능도 일정히 유지돼 이 기술은 여러 전기화학 소자로 다양하게 활용할 수 있다.

업계에서는 천연재료로 만들어진 플렉시블 배터리 개발을 두고 다양한 전망을 쏟아내고 있다. 당장 일반적인 IT 기기에 자유자재로 휘어지는 배터리를 장착하면 제품의 디자인 측면에서 훨씬 수준 높은 ‘작품’을 창조할 수 있다는 설명이다. 사물인터넷 시대로 접어들며 배터리의 크기와 성능에 많은 관심이 쏠리는 만큼, 플렉시블의 성격을 가진 배터리의 개발은 더욱 다양한 제품 라인업을 가능하게 만들 전망이다.

산림과학원 이선영 박사는 "플렉시블 종이 리튬이온전지의 나노종이 전극 일체형 분리막은 나무에서 얻은 천연재료로 기존 이온전지의 분리막 소재인 다공성 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 전극을 완전히 대체할 수 있는 원천 기술"이라고 설명했다.

울산과기대 이상영 교수도 "전지의 형태 변형으로부터 유발될 수 있는 전지 발화 및 폭발 등의 위험을 억제시켰다"면서 "상용화할 수 있는 공동 연구도 계속 추진할 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구성과는 나노 분야의 세계적 학술지인 '나노 레터스(Nano Letters)' 인터넷 판에 지난 9월16일 게재됐다.

최진홍 기자  |  rgdsz@econovill.com  |  승인 2014.09.30  14:38:33
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