경상국립대(GNU·총장 권순기) 융합기술공과대학 에너지공학과 정현영 교수팀이 바이오 고분자 바인더를 적용해 불에 타지 않는 고성능 리튬-황 전지를 개발했다.
리튬-황 전지는 정부의 K-배터리 발전 전략에 따른 차세대 이차전지 1등 기술력 확보를 위한 중요 전략 가운데 하나로, 오는 2025년까지 상용화하는 것을 목표로 민관의 역량을 총집결하는 연구개발(R&D) 핵심 분야다.
정현영 교수팀이 개발한 바이오 바인더는 리튬-황 전지가 갖는 폴리설파이드 용출 및 충전·방전 시의 부피 팽창 문제를 극복하고 동시에 배터리가 가질 수 있는 화재 위험성을 차단함으로써 성능과 안전성이라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡은 우수한 연구로 평가받고 있다.
연구팀은 3000종 이상의 트래거캔스 가운데 유황전극에 적합한 바이오소재를 양자계산을 통해 이론적으로 입증하고, 리튬-황 전지에 적용해 1239mAh/g의 높은 용량을 구현했다. 이는 리튬-이온 전지와 상용화된 바인더를 적용한 리튬-황 전지보다 약 5배 향상된 값이며, 또한 수명은 1000회 동안 안정적인 성능을 나타냈다.
특히 개발된 전극은 180도 구부려도 작동되며 불에서도 타지 않는 특성을 보여 극한의 상황에서 작동 가능한 획기적인 연구 결과로 평가받는다.
제1저자인 첸라얀 센틸(Chenrayan Senthil) 박사는 "황 전극에 적합한 새로운 바인더를 개발해 리튬-황 전지의 문제점을 해결하려고 노력했으며 이번 연구가 리튬-황 전지의 상용화에 중요한 첫걸음이 됐으면 한다"고 이번 연구의 의미를 말했다.
교신저자인 정현영 교수는 "이차전지의 선도기술을 확보하기 위한 경쟁이 가속화하고 있는 시점에서 이번에 개발한 기술이 전기자동차, 드론 등의 고성능 첨단기기에 적용 가능한 차세대 리튬-황 전지 연구로 이어지는 이정표가 되기를 바란다"고 기대했다.
이번 연구는 최상위 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'(IF=14.919) 최신호에 바이오 고분자 바인더를 이용한 불타지 않는 고성능 리튬-황 전지(Flame retardant high-power Li-S flexible batteries enabled by bio-macromolecular binder integrating conformal fractions)라는 제목으로 게재됐다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부/한국연구재단의 기초연구실 지원사업과, 교육부/한국연구재단의 지역대학우수과학자 지원사업 후속연구의 지원을 받아 수행됐다.
진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com
◆경상국립대, 항공우주방위산업 관련 유기적인 협의체 구성
경상국립대(GNU)와 한국항공우주산업(KAI), 창원대학교, 국방기술품질원, 한국산업기술시험원(KTL), 한국세라믹기술원, 사천시, 진주시가 11일 오전 진주시 충무공동 한국세라믹기술원 대강당에서 서부경남 항공우주 및 방위산업의 전략적 협력을 위한 업무협약을 체결했다.
이날 협약식에는 각 기관의 대표로 안현호 KAI 사장, 권순기 경상국립대 총장, 이수현 창원대 연구산학부총장, 허건영 기품원 원장, 김세종 KTL 원장, 정연길 세기원 원장, 홍민희 사천시장 권한대행 부시장, 조규일 진주시장이 참석했다.
이번 협약은 서부경남 지역의 항공우주 및 방위산업을 육성하고 발전시키기 위한 유기적인 협의체가 필요하다는 인식에 따라 산업체, 지역대학, 공공기관, 지자체가 함께 마련됐다. 참여 기관들은 항공우주 및 방위산업의 활성화를 위한 신규 사업 발굴에 적극 나서기로 했다.
연구기관과 대학은 기관·대학 간에 긴밀하게 협력해 항공우주 및 방위산업 선도 프로젝트를 추진하기로 했다. 또한 지자체는 항공우주 및 방위산업의 혁신을 위한 정책을 발굴하고 연구기관·기업 간에 원활하게 소통해 상호 협력하도록 지원하기로 했다. 기업은 항공우주 및 방위산업의 선도적 역할을 수행하며, 연구기관과 성실하게 협력해 나가게 된다.
참여 기관들은 기관장을 중심으로 서부경남 항공우주 방위산업 협의체(가칭)를 구성해 정기적으로 운영하도록 추진할 예정이며, 협의체는 각 기관장이 협의체의 위원이 돼 기관별 기술·정책 전문가를 선발하게 된다. 선발된 인원으로 실무위원회를 구성해 신규사업 기획, 기존 사업 고도화, 정책지원 과제 도출, 세제·법률 개선안 발의 등의 활동을 각각 수행하게 된다.
