한국전기연구원(KERI, 원장 명성호) 차세대전지연구센터 김병곤 박사팀이 ‘희생양극’과 ‘인듐음극’을 도입해 안정성과 수명 특성이 크게 향상된 황화물계 차세대 전고체전지 개발에 성공했다.

전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 ‘전해질’을 기존 가연성의 액체에서 화재나 폭발의 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 

높아진 안전성 덕분에 외부 충격을 막기 위한 안전장치가 따로 필요하지 않고, 고체 전해질이 분리막 역할까지 대신해 전지의 고용량화, 소형화, 형태 다변화 등 사용 목적에 따라 다양하게 활용이 가능하다. 

하지만 전고체전지는 낮은 이온 전도성, 제조공정 및 양산화의 어려움, 높은 단가 등 상용화까지 해결해야 할 많은 과제를 안고 있다. 

특히 고체 형태의 전해질과 양극/음극 그리고 도전재와의 계면 불안정성(입자간 경계에서의 높은 저항), 이로 인한 활성 리튬 손실, 내부단락 발생 등의 문제가 가장 크다.

이를 해결하기 위해 KERI 김병곤 박사팀이 도입한 것이 바로 ‘희생양극’과 ‘인듐음극’이다. 계면 불안정성으로 인해 발생하는 리튬 손실을 보상하기 위해 도입된 희생양극은 충전 중에 질화리튬(Li3N)이 분해되면서 전지에 추가적인 리튬을 제공해준다. 

게다가 추가된 리튬은 인듐 음극과 반응해 부피를 더욱 팽창시켜 셀 내부 압력을 높이고, 이는 입자간 접촉을 향상시켜 전지의 성능을 업그레이드 해준다.

이 외에도 리튬이 충·방전을 거듭할수록 나뭇가지 모양으로 자라나는 일명 ‘수지상 (dendrite) 성장’을 억제해주는 인듐음극은 고체 전해질과 안정적인 화학적 계면을 형성해줌으로써 전지의 장기 수명 특성을 크게 높여준다.

연구팀은 개발 성과의 효과를 확인하기 위해 실시간 발생가스 및 셀 압력변화 측정, X-ray 단층촬영(tomography) 등의 분석기술을 활용했고, 이를 통해 셀 내부 압력과 음극 계면 안정성이 전지 성능에 긍정적인 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.

이러한 원리로 전고체전지에 KERI가 개발한 희생양극 및 인듐음극 기술이 도입될 경우 260사이클 이상의 안정적인 충·방전 수명 특성을 확보할 수 있다는 것을 확인했다.

현재 상용화 된 리튬이온전지가 통상 300~500회의 사이클을 가지고 있다는 점을 고려하면, 이번 KERI의 기술은 전고체전지의 상용화를 앞당길 수 있는 큰 성과다.

KERI 김병곤 박사는 "추가적으로 금속성 리튬음극을 사용하지 않아도 되기 때문에 셀 제작 단계에서 공정과 비용을 최소화하면서 성능도 함께 향상시킬 수 있는 기술"이라며 "인듐의 셀 전압이 낮아 추가적인 연구가 필요하긴 하지만 전고체전지의 수명을 좌우하는 음극 분야에서 전지의 장기 안정성의 기반을 마련했다는 측면에서 그 의미가 매우 크다"고 설명했다.

해당 연구결과는 높은 기술 수준을 인정받아 저널인용지표(JCR) 상위 4.5%의 재료과학 분야 세계적 학술지인 ‘Advanced Functional Materials(IF=18.808)’에 표지논문(Front cover)으로 게재됐다. 

연구팀은 지속적인 연구를 통해 전지의 효율을 높이고, 인듐 이상의 안정성과 리튬 수준의 전압을 가지는 음극을 개발해 최고 수준 성능의 전고체전지를 개발하겠다는 목표다.

창원=강종효 기자 k123@kukinews.com



◆경남상의협의회, 경남지역 경제현안 대선공약 22개 과제 발표

경상남도상공회의소협의회(회장 구자천)는 8일 내년 제20대 대통령 선거를 앞두고 각 정당과 후보들에게 발송한 공약 과제를 발표했다.

 발표한 공약 과제는 ▲지역 기업 및 근로자 조세부담 경감 ▲진해신항 조기 착공 등 도내 9개 상공회의소가 발굴한 국가균형발전·지역산업발전·교통 및 산업인프라 확충 분야 22개를 담고 있다. 

국가균형발전분야에는 총 5개 과제로 ▲지역 기업 및 근로자 조세부담 경감 ▲공공기관 창원 이전 ▲창원 의과대학 설립 ▲올바른 LH 개혁과 혁신 ▲진주혁신도시 공공기관 추가 이전 등을 제시했다.

지역산업 경쟁력 제고 분야에는 총 10개 과제로 ▲원전산업 생태계 유지 정책 추진 ▲항공MRO산업 최적 인프라 중심 집중 육성 ▲대우조선해양 매각 중단 ▲디지털 新마산자유무역지역 조성 ▲제2재료연구원(첨단소재 실증연구단지) 조성 ▲경남창원과학기술원 설립 ▲법무부 경남서부출입국관리사무소 개설
▲양산특성화고등학교 설립 조속 추진 ▲중소기업 기술개발 인력 스카우트 방지 ▲중소기업 ESG경영 지원 확대 등을 제시했다.

교통 및 산업인프라 분야에는 총 7개 과제로 ▲진해신항 조기 착공 ▲진해신항 거점 물류플랫폼 구축 ▲동대구-창원 간 고속철도 전용선로 신설 ▲KTX 증편 및 수서발 고속철도(SRT) 운행 ▲창원-대구 철도물류망 구축 ▲부전-마산 간 복선전철 전동열차 병행 운행 ▲남부내륙철도 조기착공 및 복선화 등을 제시했다.

구자천 경상남도상공회의소협의회 회장은 "이번 대선과제들 모두 지역경제에 중요한 현안들이며 이들 과제들이 국정으로 연결되는 과정에서 국가균형발전도 앞당겨질 것이다"며 "이번에 발표한 과제들이 대선공약에 반영될 수 있도록 노력하겠다"고 말했다. 

창원=강종효 기자 k123@kukinews.com



◆경남경찰청, '제20대 대선 및 제8회 지방선거' 선거사범 단속체제 본격 가동 

경남경찰청(청장 이문수)은 2022년 3월 9일 실시되는 '제20대 대통령 선거'와 6월 1일 실시되는 '제8회 전국동시지방선거'가 깨끗하고 공정하게 치러질 수 있도록 오는 9일부터 본격적인 선거사범 단속체제에 돌입한다.

이에 따라 선거사범 단속을 위해 9일부터 경남경찰청 및 도내 23개 경찰서에 '선거사범 수사전담반'을 편성해 선거 관련 각종 불법행위에 대한 첩보 수집을 강화하고, 관계법령에 따라 엄정하고 공정하게 단속할 계획이다.

특히 ‘①금품수수 ②허위사실 유포 ③공무원 선거 관여 ④선거폭력 ⑤불법 단체동원’을 선거의 공정성을 중대하게 침해하는 5대 선거범죄로 규정해 엄정하게 단속할 방침이다.

 ｢5대 선거범죄｣에 대해서는 '무관용 원칙'을 적용해 정당·지위 고하를 불문하고 엄정하게 사법처리하고, 불법행위자뿐만 아니라 실제 범행을 계획하거나 지시한 자, 불법 자금의 원천까지도 끝까지 추적해 철저히 단속할 예정이다.

경찰관계자는 "공명선거 구현을 위해 경찰의 노력뿐만 아니라 국민의 적극적인 신고와 제보가 중요하다"며 "선거 관련 불법행위를 알게 된 경우 112 또는 가까운 경찰관서에 적극적으로 신고해 줄 것"을 당부했다. 

창원=강종효 기자 k123@kukinews.com