샌드위치 구조로 만든 튼튼한 전지?🥪 구부리거나 잘라도 폭발하지 않는 배터리 가능해진다! | 키워드N인터뷰
전기자동차 시장의 급격한 성장과 함께 배터리의 안전성과 효율성은 미래 모빌리티의 성패를 가르는 핵심 화두가 되었습니다. 기존의 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높지만 액체 전해질을 사용하기 때문에 과열 시 폭발이나 발화의 위험이 있다는 한계가 있었습니다. 이를 해결하기 위해 등장한 전고체 전지는 액체 전해질을 고체 상태로 대체하여 물리적 안정성을 비약적으로 높인 차세대 기술입니다. 단순히 상태를 바꾸는 것에 그치지 않고, 전극 사이의 계면 제어 기술을 결합하여 기존 이차전지 제조 공정을 최대한 활용하면서도 성능을 극대화하는 것이 연구의 핵심입니다. 연구팀이 개발한 차별화된 기술의 중심에는 '샌드위치 구조'의 복합 고체 전해질이 자리 잡고 있습니다. 기존 산화물 기반 전해질은 기계적 강도가 낮고 전극과의 접촉면에서 저항이 높다는 단점이 있었으나, 이를 해결하기 위해 산화물 함량을 82%까지 높인 복합 고체 전해질을 설계했습니다. 산화물 층의 위아래를 고분자 층으로 감싸는 3층 구조를 도입함으로써 물리적 유연성을 확보하는 동시에 계면 저항을 획기적으로 낮출 수 있었습니다. 이는 복합 고체 전해질이 가진 재료적 한계를 구조적 혁신으로 극복하여 효율적인 이온 전도 경로를 확보한 유의미한 성과로 평가받습니다. 이렇게 설계된 복합 고체 전해질은 실제 사용 환경에서 탁월한 안전성을 입증했습니다. 고체 전해질 특유의 물리적 특성 덕분에 전지를 구부리거나 심지어 가위로 자르는 극한의 상황에서도 전해질이 새어 나오지 않아 폭발이나 발화 현상이 전혀 발생하지 않습니다. 실험 결과, 전지가 잘려 나간 상태에서도 LED 전구의 불빛이 꺼지지 않고 정상적으로 작동하는 견고함을 보여주었습니다. 이러한 특성은 사고 시 탑승자의 안전이 최우선인 전기자동차는 물론, 인체에 밀착하여 사용하는 웨어러블 기기나 다양한 산업 현장에서의 활용 가능성을 강력하게 뒷받침합니다. 글로벌 시장에서는 현재 황화물 계열과 산화물 계열의 전고체 기술이 치열하게 경쟁하고 있습니다. 국내외 대기업들이 주로 황화물 기반 기술에 집중하는 사이, 북미와 유럽 시장에서는 산화물 및 고분자 기반의 복합 고체 전해질에 대한 수요가 점차 높아지는 추세입니다. 연구팀은 이러한 세계적인 시장 흐름에 발맞춰 복합 고체 전해질 기술의 상용화를 준비하고 있으며, 이미 1차 기술 이전을 성공적으로 완료했습니다. 특히 캐나다 국책연구소와의 긴밀한 공동 연구를 통해 북미 시장 진출의 교두보를 마련했으며, 이는 미국의 인플레이션 감축법(IRA) 등 변화하는 국제 정세에 대응할 전략적 자산이 될 것입니다. 기술 개발의 궁극적인 지향점은 연구실의 성과가 시장과 산업계에 실질적인 파급 효과를 미쳐 긍정적인 변화를 이끌어내는 것입니다. 또한, 기술적 완성도를 높이는 과정만큼이나 함께 땀 흘린 공동 연구원들이 성과를 공유하고 서로 협력하는 건강한 연구 문화를 조성하는 것도 매우 중요한 목표입니다. 차세대 배터리 기술의 국산화와 글로벌 시장 선점이라는 국가적 과제를 수행하며, 연구팀은 지속 가능한 에너지 미래를 앞당기기 위한 기술 혁신을 멈추지 않을 것입니다. 이러한 헌신적인 노력이 모여 전고체 전지 시대의 주역으로 거듭날 수 있기를 기대합니다.
