늘였다 줄여도 성능 유지되는 '고무줄' 배터리 개발

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포스텍·UNIST, 연신성 아연-은 이차전지 개발
양극·음극 동시에 존재하는 야누스 전극 활용

포스텍(총장 김무환)은 박수진 화학과 교수 연구팀이 송현곤 울산과학기술원(UNIST) 연구팀과 공동으로 하나의 전극에 양극과 음극이 동시에 존재하는 야누스 페이스 전극을 이용, 늘여도 성능이 유지되는 배터리를 제작하는데 성공했다고 10일 밝혔다.

다양한 신체 움직임에도 화재나 폭발 위험이 없고, 웨어러블 전자기기를 구현하기 위해 변형된 형태에서 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 배터리 개발의 단초를 마련했다는 평가다.

연신성 아연-은 이차전지 개념도
<연신성 아연-은 이차전지 개념도>

수계 전해질을 기반으로 한 아연-은 전지는 우수한 출력과 에너지 밀도, 안전성을 보여 웨어러블 기기의 전원 소자로 사용되기에 적합하다. 그러나 아연-은 배터리를 웨어러블 기기에 적용하기 위해서는 우수한 신축성과 전지 안정적 수명을 동시에 보장할 수 있는 새로운 전극 도입이 필요한 상황이다.

연구팀은 마치 두 개의 얼굴을 가진 로마신화의 신 '야누스'처럼 양극과 음극이 한 전극에 구성된 '야누스 페이스 전극'을 사용해 연신성(늘어나는 성질) 아연-은 이차 전지를 개발했다.

야누스 페이스 전극은 우수한 물성 및 연신 상황에서도 뛰어난 전기 전도도를 보였다. 또 야누스 페이스 전극의 구조적 특성으로 아연의 수지상 성장 및 내부 단락을 예방할 수 있었다. 그 결과 야누스 페이스 전극을 기반으로 제작한 연신성 이차전지는 우수한 수명 특성을 보였다. 특히 이번 연구를 통해 개발한 연신성 전지는 200%의 연신 조건 아래에서도 신축성 전원 소자 역할을 안정적으로 수행했다.

박수진 포스텍 교수
<박수진 포스텍 교수>

박수진 교수는 “이번에 개발된 연신성 아연-은 배터리는 높은 안정성과 향상된 전기화학적 성능을 보인다”며 “배터리 분야뿐만 아니라 다양한 웨어러블기기에 적용된다면 입는 컴퓨터 시대를 앞당길 것”이라고 말했다.

이번 연구는 소프트 일렉트로닉스연구단 글로벌 프론티어사업, 한국연구재단 창의도전연구과제의 지원으로 수행됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com