나무에서 추출한 셀룰로스로 리튬이온전지 핵심소재인 분리막 제조 기술을 국내 연구진이 개발했다.
국립산림과학원은 임산가공 분야 전문가인 이선영 박사가 이상영 강원대 화학공학과 교수팀과 공동으로 나무에서 추출한 다공성 셀룰로스 나노 섬유로 리튬이온전지 분리막을 만드는데 성공했다고 7일 밝혔다.
이 연구 성과는 지난달 말 영국왕립화학회가 발행한 `저널 오브 머티어리얼스케미스트리`에 실렸다.
이 박사팀은 셀룰로스를 기계적 방법을 이용해 변화시킨 나노 크기의 셀룰로스 섬유(직경 20~30 나노미터)에서 유기용매와 물의 배합비 및 두께를 조절해 다공성 셀룰로스 나노종이 분리막을 개발했다.
셀룰로스 나노종이 분리막은 리튬이온 전도가 우수하고 전기화학적 안정성이 있어 고온에서 수축 현상이 일어나지 않는다. 또 전해액의 이온투과 정도가 매우 활발해 극성에 관계없이 다양한 종류의 전해액(비극성 및 극성)을 사용할 수 있다.
이 박사팀은 이번에 개발한 분리막이 충전과 방전에 우수한 전지 특성을 지님에 따라 이를 활용할 경우 고품질의 리튬이온전지를 만들 수 있다고 설명했다.
현재 분리막의 세계 시장 규모는 1조2000억원으로 추산되는데 그 중 대부분의 분리막 재료가 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이다. 이 분야 세계 시장은 24%를 점유한 미국 셀가드의 뒤를 이어 일본 아사히, 미국 토넨, 한국 SK이노베이션, 일본 우베 등이 각축을 벌이는 상황이다.
이번 연구를 주도한 이선영 박사는 “나무 성분의 40~50%를 차지하는 셀룰로스는 지구상에서 가장 많이 분포하는 바이오 고분자로, 이를 활용한 셀룰로스 나노 섬유는 전기·전자재료 등 첨단 신소재 개발에 활발하게 이용되고 있다”며 “나노셀룰로스를 이용해 대용량 전극소재, 리튬이온전지 음극소재 기판 등 다양한 용도로 활용하는 연구를 지속적으로 진행할 것”이라고 말했다.
대전=신선미기자 smshin@etnews.com
