신용카드 두께 배터리 개발…무선 충전도 가능

카이스트·표준과학연구원 공동연구팀 개발

▲새로운 전극 구조의 초박형 플렉서블 배터리.[사진제공=KAIST]

[아시아경제 정종오 기자] 신용카드 두께의 플렉서블 리튬이온 배터리가 개발됐다. 무선충전이 가능해 의료용 패치, 스마트 카드 등에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) EEWS 대학원 최장욱 교수와 한국표준과학연구원 송재용 박사 공동 연구팀은 신용카드보다 얇고 무선 충전이 가능한 플렉서블 리튬이온 배터리를 개발했다고 17일 발표했다.

이번 연구는 모바일 전자기기, 전기 자동차 등 폭넓은 분야의 전원으로 사용되는 리튬이온 배터리가 플렉서블 전자기기에도 적합한 전원으로 개발됐다는 점에서 눈길을 끈다. 기존 리튬이온 배터리는 양극, 분리막, 음극을 샌드위치처럼 층층이 쌓는 적층방식이기 때문에 두께를 줄이기 어려웠다. 또 층 사이에 발생하는 마찰로 인해 구부리기 어렵고 전극 필름이 벗겨져 성능 유지에 한계가 있었다.

연구팀은 적층이라는 고정관념에서 벗어나 분리막을 없애고 양극과 음극을 평면으로 동일선상에 배열한 뒤 양극 간 격벽을 둬 리튬이온 배터리에서 발생할 수 있는 합선, 전압강하 등의 현상을 없애는 데 주력했다. 이후 5000 번 이상의 연속 굽힘 실험을 통해 배터리 성능 유지와 더불어 더 유연한 새로운 개념의 전극 구조가 가능함을 확인했다.

플렉서블 배터리는 통합형 스마트 카드, 미용과 의료용 패치, 영화 '아이언 맨'처럼 목소리와 몸짓으로 컴퓨터에 명령할 수 있는 피부 부착형 센서 등에 적용될 수 있다. 나아가 연구팀은 이 배터리에 전자기 유도와 태양전지를 적용해 무선 충전 기술도 함께 개발하는 데 성공했다.

현재는 이 동일 평면상 배터리 기술을 프린팅 기술과 접목해 대량 생산 공정을 개발 중이며, 궁극적으로 반도체, 배터리 등의 전자제품을 3D 프린터로 생산할 수 있는 새 패러다임을 목표로 하고 있다. 최장욱 교수는 "현재 개발된 기술은 피부 부착형 의료용 패치의 전원 역할을 해 패치 기능의 다양화에 기여할 것"이라고 말했다.

연구 성과는 나노과학분야 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 3월 6일자 온라인 판에 실렸다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr