원하는 곳에 원하는 모양으로…얇은 리튬전지 개발

국내 연구팀 개발 "사물 인터넷 앞당길 수 있을 것"

▲프린팅 공정 등을 이용해 글자 모양의 전지를 제조했다. 유리 막대에 수차례 반복적으로 감아도 전지 성능이 유지됐다. [사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 원하는 곳에 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬 전지가 개발됐다. 전자기기 내 별도의 전지를 넣을 공간이 필요 없기 때문에 앞으로 착용형 기기, 사물인터넷 시대를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

휘어지는(flexible) 전지는 최근 큰 이슈가 되고 있는 사물 인터넷은 물론 스마트 워치, 입는 컴퓨터와 휘어지는 디스플레이 등 미래 착용형 기기 작동용 전원으로 크게 주목받고 있다. 기존에도 얇고 휘어지는 리튬 전지에 대한 연구는 계속됐는데 어느 기기에나 접목돼 원하는 디자인을 갖도록 프린팅 공정, 고분자전해질을 도입해 전지를 만든 사례는 없었다.

국내 연구팀은 먼저 양극, 음극과 전해질 물질을 각각 '조청'과 같은 점성(점도 700포와즈)을 갖도록 새롭게 제조했다. 이어 원하는 사물 위에 '음극-전해질-양극'의 순서대로 직접 프린팅한 뒤 각각의 물질을 프린팅할 때 마다 1분 이내의 짧은 시간 동안 자외선에 노출시켜 굳혔다. 각 물질의 점성으로 전지는 사물 위에 프린팅 된 모양 그대로 붙어있게 되며 자외선 노출로 고체 상태가 된다.

프린팅 공정으로 유리컵, 안경 등 원하는 사물 어디에나 글자, 하트 모양 등 다양한 형태의 전지를 기기별 특성에 맞게 빠르고 저렴하게 제작할 수 있는 '기기맞춤형 얇고 휘어지는 리튬 전지' 원천기술을 확보했다. 기존 전지에서 필수적으로 요구되는 전해액 주입 공정과 분리막이 필요 없으며 지름 5mm 막대에 반복적으로 감았을 때도 폭발 없이 성능 유지될 만큼 유연한 특성의 우수한 성능을 보여줬다.

현재의 노트북, 휴대폰에서 요구되는 별도의 전지 공간이 필요 없게 돼 착용형 기기 등에 쉽게 접목될 수 있고 사물인터넷 시대를 앞당길 기술로 주목받고 있다.

울산과학기술대학교 이상영 교수, 김세희, 최근호 연구원(박사과정) 등이 이번 연구를 수행했다. 연구 결과는 나노과학 분야 학술지인 나노 레터스(Nano Letters)지 8월 12일(논문명: Printable solid-state lithium-ion batteries: A new route toward shape-conformable power sources with aesthetic versatility for flexible electronics)자에 실렸다.

이상영 교수는 "착용형 기기와 사물인터넷 시대를 여는 데 있어 가장 큰 걸림돌 중의 하나였던 전원 공간 문제를 해결할 수 있게 됐다"며 "이를 통해 차세대 전자 기기들을 다양한 디자인으로 구현하는 데에도 중요한 기여를 할 수 있을 것"이라고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr