[과학을 읽다]휘고 늘어나고 접히는 전지 나온다

국내 연구팀, 관련 전지 개발해

▲국내 연구팀이 휘고 늘어나는 전지를 개발했다.[사진제공=한국연구재단]

[아시아경제 정종오 기자] 휘어지고 늘어나고 접히고 구겨지는 등 각종 변형을 동시에 가해도 성능이 떨어지지 않는 알루미늄 전지가 개발됐습니다. 앞으로 전자기기는 플렉서블(유연하고)과 웨어러블(입을 수 있는) 시대를 예고하고 있습니다. 이 같은 상황에서 휘어지는 전지가 개발돼 눈길을 끕니다. 종이 기반에 휘어지고 늘어나는 알루미늄 전지입니다.

국내 연구팀이 폭발 위험성은 없고 신축성이 뛰어난 알루미늄-공기 전지를 내놓았습니다. 알루미늄-공기 전지(aluminum-air battery)는 알루미늄을 공기 중 산소와 결합시켜 전기를 발생시키는 배터리를 말합니다.

최근 웨어러블 디바이스와 같이 유연성이 필요한 IT 전자기기들이 늘어나고 있습니다. 플렉서블 배터리에 대한 수요 또한 급증하고 있는 상황입니다. 휘어짐, 늘어남, 접힘 등 여러 가지 변형을 동시에 견딜 수 있는 배터리는 거의 없습니다. 기존 플렉서블 배터리 또한 심한 변형이 발생할 때 성능이 떨어지고 폭발 위험성 또한 존재합니다.

연구팀은 종이에 탄소 복합체 용액을 코팅해 접을 수 있는 양극을 제작했습니다. 음극에는 리튬 대비 40배 정도 싸고 폭발 위험이 없는 알루미늄을 적용했습니다.

완성된 배터리는 0.6볼트(V)의 전압과 그램(g)당 128밀리암페어아워(mAh)의 용량을 보여줬습니다. 전극, 전해질, 분리막, 기판 등 전지의 모든 구성요소가 뛰어난 유연성을 지니고 있어 휘어짐, 늘어남, 접힘, 구겨짐 등 각종 변형을 동시에 가해도 성능이 떨어지지 않았습니다.

연구팀은 전기전도성이 높은 힌지(두 물체를 연결하는 지지점으로, 이동은 불가능하지만 회전은 가능)로 배터리 여러 개를 직렬·병렬로 연결함으로써 전지의 출력을 추가적으로 높였습니다. 이 때 원래 길이에서 40%나 늘어나는 변형 상태에서도 전지의 성능을 유지했습니다.

이번 연구는 심우영, 문주호 연세대 교수 연구팀이 수행했습니다. 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)의 9월호 표지논문(논문명 : Shape-Reconfigurable Aluminum-Air Batteries)으로 실렸습니다.

심우영 교수는 "이번 연구는 접을 수 있는 전극을 개발해 기존보다 훨씬 큰 변형을 견딜 수 있는 형상 재구성 가능(shape-reconfigurable) 배터리를 선보인 것"이라며 "웨어러블 디바이스 등 유연성이 필요한 각종 전자기기에 적용될 것으로 기대한다"고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr