(충북뉴스 청주=이명호 기자) 충북대와 청주대 공동연구팀이 섬유형태의 전극을 이용해 고무줄처럼 늘어남과 동시에 고효율의 배터리 개발에 성공했다.

10일 충북대에 따르면 화학공학과 정삼문 교수(대학원부원장 및 대학원정책실장 겸임)와 공업화학과 조중상 교수는 청주대 태양광에너지공학과 김재광 교수 연구팀과 주석 산화물 음극입자와 리튬인산철 양극입자를 각각 전기전도성이 매우 높은 탄소 매트릭스에 균일하게 복합화 할 수 있는 다공성 섬유 공정기술을 개발했다.

이렇게 제작된 전극소재를 주름진 구조의 전극 설계에 적용, 기존 상용전지(100–265 W·h/kg) 대비 매우 높은 에너지밀도(459 W·h/kg)를 구현했을 뿐만 아니라 고무줄처럼 자유자재로 늘어날 수 있는 신축성을 확보했다.

신축성 배터리는 피부에 부착, 각종 건강관리용 센서의 에너지 저장소자로 이용될 수 있어 최근 신개념의 인체피부부착 형 건강관리 장치를 가능하게 할 핵심부품으로 여겨지고 있다.

연구 전반을 주도한 정상문 교수는 “이번 연구에서 제시한 공정기술을 신축성 전지에 적용, 전지 성능을 크게 개선함과 동시에 고무줄처럼 늘어나 향후 몸에 부착해 사용하는 웨어러블 디바이스의 대중화를 크게 앞당길 수 있을 것”이라고 전망했다.

조중상 교수는 “탄소 매트릭스에 전극입자와 메조기공을 균일하게 분산시키는 공정기술을 섬유형태의 1차원 소재에 적용함으로써 안정적인 전지용량과 매우 향상된 에너지 밀도를 확보할 수 있었다”며 “해당 기술은 배터리뿐만 아니라 다양한 신축성 기기에 적용이 가능할 것”이라고 설명했다.

김재광 교수는 “신축성이 있는 고분자 소재로 부직포 형태의 겔 고분자 전해질을 제작함으로써 전지의 신축성 향상과 동시에 인장‧수축 과정 중 1차원 전극구조와 함께 내부 단락을 효과적으로 억제할 수 있다”고 전했다.

한국연구재단 재원으로 기초연구실지원사업 지원을 받아 수행된 이번 연구는 오장혁(충북대 석사2년‧지도교수 조중상)‧권오현(청주대 석사2년‧지도교수 김재광)씨가 공동 제1저자로 실험을 주도했다.

연구결과는 국제저명학술지인 어드밴스드 사이언스(Advanced Science, Impact factor: 15.84)에 지난 9일자로 게재됨과 동시에 표지논문으로도 선정됐다.