한국광기술원(원장 서기웅)은 박웅규·조미령 박사가 양도호 가천대학교 교수팀과 공동으로 '초흡수 현상 기반의 고체 양자 배터리' 기술에 대한 국제특허(PCT) 출원을 완료했다고 21일 밝혔다.
이번 국제출원은 지난해 11월 6일 이뤄진 국내 출원의 후속 조치로 산업통상부 알키미스트 프로젝트의 지원을 받아 개발한 원천기술의 가치를 입증하고 이에 대한 글로벌 권리를 선점하기 위해 추진했다.
이번 기술은 오목한 형태로 마주보는 두 개의 반사체로 구성된 광학 구조체 내부에 에너지 저장용 활성 물질을 배치한 구조가 핵심이다. 두 반사체는 빛을 활성 물질 쪽으로 반복해서 가두고 되돌려보내며 활성 물질에 조사되는 광자의 밀도를 극대화하는 효과를 낸다.
활성 물질 내부는 양자 흡수체 원자들이 규칙적으로 배열돼 있어 여러 흡수체가 상호작용하며 빛을 동시에 흡수하는 초흡수(super-absorption) 현상을 구현한다. 흡수체가 늘어날수록 충전 속도가 비선형적으로 빨라지는 이 양자역학적 현상은 차세대 '양자 배터리'의 초고속 충전 가능성을 보여주는 핵심 개념이다. 이러한 원리를 고체 소자 형태로 구현했다는 점에서 이번 특허의 의미를 찾고 있다.
연구진은 이 원리를 적용한 고체 양자 배터리가 상용화될 경우, 이온 이동 방식의 기존 리튬이온전지와는 다른 충전 메커니즘을 통해 충전 속도·효율·안전성 등 이차전지 기술의 한계를 뛰어넘는 대안이 될 것으로 기대한다.
한편, 산업통상부가 추진하는 알키미스트 프로젝트는 성공 시 산업 전반에 파급력이 큰 도전적·혁신적 기술개발을 지원하는 사업이다. 한국전자통신연구원, 한국광기술원, 가천대학교, 국립한밭대학교 컨소시엄은 이 프로젝트를 통해 기존 배터리 기술의 한계를 극복하는 새로운 에너지 저장 기술개발에 도전해왔으며, 이번 국제출원을 통해 유의미한 성과를 이어가고 있다.
전기자동차, 웨어러블기기, 에너지저장장치(ESS) 등 고에너지밀도·고안전성 차세대 배터리 수요가 커지는 가운데 이번 PCT 국제출원은 국내 기술의 글로벌 주도권 확보에 크게 기여할 전망이다. 특허 포트폴리오를 확대하며 후속 연구와 상용화 지원에 박차를 가할 계획이다.
조미령 받사(디지털조명연구본부장)은 “글로벌 권리 확보를 발판삼아 후속 연구에 매진해 상용화 가능성을 높이고 국내 배터리 산업의 기술 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 말했다.
전남광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
