서울대학교(총장 성낙인)는 강기석 공과대학 재료공학부 교수팀과 박찬범 KAIST 신소재공학과 교수팀이 공동 연구를 통해 생체 내의 에너지 대사 소재 모방을 통한 차세대 리튬 이차전지용 전극소재의 원천기술개발에 성공했다고 3일 밝혔다.
지금까지 고용량, 고출력용 리튬 이차전지용 양극 소재에는 전이금속(코발트, 망간, 니켈, 철 등)을 기반으로 한 리튬 전이금속 산화물이나 리튬 전이금속 인산염 등이 이용됐다.
그러나 전이금속은 전극의 무게를 증가시켜 전지의 고용량화에 한계가 있고 생산공정 및 재활용 과정이 환경오염을 유발하는 단점이 있었다. 공동 연구팀은 친환경적인 생체 유래 물질을 사용해 지속가능한 차세대 리튬 이차전지 개발의 새로운 가능성을 제시했다.
연구팀은 지난해 생명체를 이루는 세포의 에너지 대사 활동이 리튬 이차전지의 구동 원리와 매우 유사하다는 사실을 발견하고 이에 착안해 대사 활동에서 산화환원에 관여하는 생체 물질을 리튬 이차전지의 전극소재에 세계 최초로 적용하는 결과를 발표했다. 세포 호흡 작용 중 미토콘드리아 내에 존재하는 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드(FAD) 분자가 수소 및 전자 전달 작용을 통하여 에너지를 전달한다는 점을 이용, 리튬 이차전지에도 에너지를 저장할 수 있음을 선보였다.
강기석 교수는 “인체 내부에 존재하는 에너지 대사 물질을 이용해 무겁고 독성이 있는 중금속을 이용하지 않고도 높은 용량을 낼 수 있는 것은 고무적”이라며 “이를 통해 가볍고 친환경적인 배터리 구현이 가능할 수도 있다”고 설명했다.
김명희기자 noprint@etnews.com
